Orientador: Laura de Oliveira Nascimento

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Farmacêuticas

Resumo: O câncer de colorretal atinge mais de 40 mil pessoas por ano apenas no Brasil, que impulsiona a procura por tratamentos alternativos ou procedimentos preventivos. Entre as alternativas exploradas está a proteína C-ficocianina (CPC), proveniente da cianobactéria Spirulina. Além de suas...

Resumo: O câncer de colorretal atinge mais de 40 mil pessoas por ano apenas no Brasil, que impulsiona a procura por tratamentos alternativos ou procedimentos preventivos. Entre as alternativas exploradas está a proteína C-ficocianina (CPC), proveniente da cianobactéria Spirulina. Além de suas comprovadas ações antioxidante, anti-inflamatória e imunomoduladora, estudos demonstraram sua atividade antiproliferativa em células de adenocarcinoma colorretal humano. No entanto, a CPC pode perder estrutura e função dependendo do pH, força iônica e calor, além de apresentar instabilidade em meio gástrico. Sua estabilidade pode ser favorecida por meio de excipientes como tampões para controle de pH, lioprotetores para liofilização e armazenamento em forma sólida, ou ainda adjuvantes nos processos de extração e purificação. Porém, até o momento, não encontramos estudos estruturados de formulações de CPC liofilizadas, nem sobre o efeito do tampão histidina como veículo e adjuvante de extração para esta molécula. Portanto, neste trabalho otimizamos a extração de CPC da Spirulina por diferentes tampões e modos de extração, seguida de purificação e posterior formulação com sacarídeos para liofilização sob diferentes parâmetros de ciclo. Para formulação via oral, otimizamos carreadores particulados a base de alginato, no intuito de obter liberação em meio entérico da proteína. As etapas de extração e purificação inicial foram otimizadas por um projeto fatorial 2x3, resultando em uma extração otimizada em tampão de histidina com uma pureza máxima de 0,79 (grau alimentício). A etapa de polimento por cromatografia de exclusão de tamanho e troca iônica resultou em CPC de pureza 3,41 (grau reagente). Os estudos de liofilização resultaram em uma formulação otimizada de CPC em tampão de histidina e sacarose sob ciclo de secagem abaixo da temperatura de transição vítrea (ciclo conservador). Mini-cápsulas e wafers de alginato liofilizados gastrorresistentes foram produzidos e caracterizados de acordo com parâmetros físico-químicos, teor de CPC e perfil de liberação, sem que tenha havido influência no teor da proteína, demostrando uma proteção significativa da CPC em ambiente ácido e podendo ser a base de matrizes de polissacarídeos para entregar essa proteína ao intestino. Por fim, foi desenvolvido um processo para a obtenção de ficocianina liofilizada e encapsulada capaz de ser utilizada em estudos futuros in vivo e in vitro para averiguar seu potencial no tratamento e/ou prevenção do câncer colorretal

Abstract: For 2022, 41,010 new colorectal cancers are expected to surge in Brazil alone. Given the high morbidity and mortality of the disease, the search for alternative treatments or preventive procedures is constant. Among the alternatives explored is the protein C-phycocyanin (CPC), from the...

Abstract: For 2022, 41,010 new colorectal cancers are expected to surge in Brazil alone. Given the high morbidity and mortality of the disease, the search for alternative treatments or preventive procedures is constant. Among the alternatives explored is the protein C-phycocyanin (CPC), from the cyanobacterium Spirulina. In addition to its proven antioxidant, anti-inflammatory and immunomodulatory actions, studies have demonstrated antiproliferative activity in human colorectal adenocarcinoma cells. However, CPC purified in solution can lose structure and function depending on pH, ionic strength and heat, and its possible therapeutic effect is hampered by its instability in the gastric environment. In order to preserve its characteristics, formulation techniques can be used: use of buffers to control pH and adjuvant in the extraction and purification processes, freeze-drying for its preservation and carriers to improve its transport. However, to date, we have not found structured studies of freeze-dried CPC formulations and process parameters nor the effect of the histidine buffer as a vehicle and extraction adjuvant for this molecule. Therefore, in this work we optimized the extraction of CPC from Spirulina by different buffers and extraction modes, followed by purification, subsequent formulation with saccharides for freeze-drying under different cycle parameters and finally the use of alginate-based carriers, pellets, as a form of transmission and release in enteric medium of the protein. The extraction and initial purification steps were optimized by a 2x3 factorial design, resulting in an optimized extraction in histidine buffer with a maximum purity of 0.79 (food grade). The additional polishing step achieved by size exclusion and ion exchange chromatography resulted in a CPC formulation of purity 3.41 (reactant grade). Freeze-drying studies resulted in an optimized formulation of CPC in histidine and sucrose buffer after a conservative freeze-drying cycle. As a form of vehicle, gastro-resistant freeze-dried pellets and alginate wafers were produced and characterized according to physicochemical parameters, CPC content and release profile, without any influence on the protein content, showing a significant protection of CPC in an acid environment and could be the basis of polysaccharide matrixes to deliver this protein to the intestine. Finally, a process was developed to obtain freeze-dried and encapsulated phycocyanin capable of being used in future studies in vivo and in vitro to investigate its potential in the treatment and/or prevention of colorectal cancer