Sistema Multifuncional nPANI@nZIF-8: do Design ao uso na terapia do câncer

Abstract

Neste trabalho, um novo sistema multifuncional com base em nanopartículas da MOF ZIF-8 (nZIF-8) sintetizadas in situ em uma solução de nanopartículas de polianilina (nPANI) foi desenvolvido e utilizado como uma nova plataforma para terapia do câncer. A porosidade e elevada área superficial da rede nZIF-8 e a propriedade de conversão fototérmica das nPANI, resultaram em um sistema multifuncional com efeito sinérgico, para a ablação de células tumorais de câncer de mama (MCF7). A síntese das nZIF-8, foi realizada in situ na solução coloidal de nPANI (50nm, 0,5mg.mL-1 ) e metanol, na proporção de 5mL e 95mL respectivamente, para a obtenção do nanomaterial nPANI@nZIF-8. A morfologia, estabilidade estrutural, tamanho de partícula, área superficial e volumes de poros do nanomaterial foram analisados por difração de raios-x de pó (DRX), análises de infravermelho (FT-IR), análise de Porosimetria (BET) e microscopia eletrônica de Transmissão (MET). As imagens de MET exibiram a rede nZIF8 “decoradas” por nPANI e apresentou tamanho de partícula de 200nm para nPANI@nZIF-8 em contraste com 80nm das nZIF-8 puras. O nanomaterial apresentou elevada cristalinidade, observada através da análise de raio-X, com picos característicos da rede nZIF-8. A análise de porosimetria exibiu elevada área superficial e volume de poros para as redes ZIF-8 comercial (1745.4 m2 /g e 0.720 cm3 /g respectivamente) e rede ZIF-8 nanoestruturada (1515.92 m2 /g e 1.26 cm3 /g respectivamente), possuem, portanto, potencial para serem usados como carreadores ou materiais de suporte para outras substâncias. A ZIF-8 comercial foi eficaz na adsorção do antibiótico oxitetraciclina de águas residuais, verificado através de uma redução da área superficial e volume de poros (831.8 m2 /g e 0.377cm3 /g respectivamente). Para a rede nanoestruturada ZIF-8 a microporosidade aumentou, após a interação com a polianilina, de 44,4% para 87,3 a 96,5% e o volume dos meso e macroporos diminuíram drasticamente, indicando que a interação com nPANI ocorreu principalmente em poros maiores. A análise termogravimétrica do material nPANI@nZIF-8, apresentou um aumento de ∆100°C para a ocorrência da perda do ligante, exibindo assim, maior estabilidade que a rede nZIF-8 pura. O nanomaterial foi irradiado no estado sólido por um laser NIR ( =980nm, 0,5W/cm2 ) e à temperatura máxima atingiu cerca de 120°C, apresentadas através de imagens termográficas, e gráficos de aquecimento, corroborando assim, que o sistema nPANI@nZIF-8 exibe propriedade fototermal reprodutível. O estudo fototérmico em estado aquoso (200L, 1mg.mL-1 ) provocou hipertermia local e atingiu cerca de 70 °C. Esse aquecimento é diretamente proporcional à concentração do material. Devido a porosidade da rede nZIF-8, este sistema foi então usado como nanocarreador do fármaco antitumoral 5-Fu, alcançando um carreamento de 0,3g de 5-FU/ g de nPANI@nZIF-8, medido por UV-VIS. Esse sistema apresentou melhor liberação do fármaco em pH 5,2 e sob irradiação laser NIR ( =980nm, 0,8 W/cm2 ), atingindo cerca de 80%. A viabilidade celular das células MCF7 in vitro diminuiu para aproximadamente 33%, após incubação com nPANI@nZIF-8/5-FU por 72h e sob ação laser NIR(=980nm, 0,8 W/cm2 ), por 5 min. Portanto, nPANI@nZIF-8/5-Fu é uma plataforma quimio-fototérmica promissora e apresenta potencialidade para ser empregado na terapia do câncer de mama.