Potencial bioativo de nanopartículas de peju acetilado contendo óleo essencial de citrus sinensis: avaliações in vitro e in vivo
dc.contributor.advisor-co1 | Leal, Maria Carolina Bezerra Di Medeiros | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4218546260742052 | |
dc.contributor.advisor1 | Batista, Karla de Aleluia | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9859814532588957 | |
dc.contributor.referee1 | Batista, Karla de Aleluia | |
dc.contributor.referee2 | Santos, Fernanda Cristina Alcantara dos | |
dc.contributor.referee3 | Pedrino, Gustavo Rodrigues | |
dc.contributor.referee4 | Marreto, Ricardo Neves | |
dc.contributor.referee5 | Cruz, Maurício Vicente | |
dc.creator | Silva, Cassio Nazareno Silva da | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/3074418341396564 | |
dc.date.accessioned | 2025-01-23T12:36:25Z | |
dc.date.available | 2025-01-23T12:36:25Z | |
dc.date.issued | 2024-09-27 | |
dc.description.abstract | The essential oil of Citrus sinensis is a terpenoid mixture mainly composed of d-limonene and exhibits several biological activities described in the literature, including anti-inflammatory, antioxidant, antibacterial, and antiarrhythmic properties. However, it is still underutilized as a therapeutic compound by the pharmaceutical industry due to its limitations, such as low water solubility, susceptibility to oxidative processes, and poor absorption in the gastrointestinal tract. An alternative to mitigate these issues is the encapsulation of C. sinensis essential oil in polymeric nanoparticles, as they have the potential to improve the bioavailability of the active ingredient, protect the molecule from degradation in the gastrointestinal tract, and allow controlled release, reducing its degradation and clearance in biological systems. Thus, the present study aimed to nanoencapsulate C. sinensis essential oil (EO) using acetylated polysaccharides extracted from cashew gum as the polymeric matrix (acCGP@EO) and to evaluate the biological potential of the produced nanosystem. The nanoparticles were produced by nanoprecipitation and evaluated regarding their encapsulation efficiency, hydrodynamic diameter, polydispersity index, zeta potential, and morphology using transmission electron microscopy. Considering the purpose of testing the acCGP@EO in animal models, we first evaluate the cellular toxicity through the MTT assay. Results evidenced that the EO and acCGP@EO did not show baseline cytotoxicity at the tested concentrations, evidencing the safety of the non-nanostructured EO and the produced acCGP@EO nanoparticles. Also, the acCGP@EO nanoparticles protected cells from oxidative stress induced by hydrogen peroxide. After demonstrating the non-cytotoxicity and the cytoprotective potential of the produced nanoparticles, it was evaluated if this nanosystem could be absorbed into the gastrointestinal system. Results evidenced the presence of voluminous multivesicular bodies in the enterocyte's periapical cytoplasm, suggesting an increase in the absorptive capacity of these cells. Furthermore, a significant enlargement of the apical intercellular space was observed, indicating a possible absorption of acGCP@EO nanoparticles via paracellular transport. The biological potential of the produced acCGP@EO nanoparticles was assessed by evaluating their effect in an animal model of hypertension. The antihypertensive activity was assessed using normotensive Wistar rats and Spontaneously Hypertensive Rats (SHR) treated for 30 days with free essential oil or acCGP@EO in a dosage of 75 mg/kg. During treatment, the systolic blood pressure was monitored weekly by tail-cuff plethysmography. At the end of the treatment, water and food intake, as well as urine and feces excretion, were evaluated. Biochemical and histopathological tests were conducted to evaluate the cardiometabolic effect of the treatment. To assess the nephroprotective potential of the treatments, plasmatic and urinary levels of creatinine, urea, uric acid, total proteins, sodium, and potassium were measured. Hepatic and renal tissues were also analyzed in terms of their histopathological and immunohistochemical characteristics. The results demonstrated that the acCGP@EO nanoparticles effectively encapsulated the essential oil from C.sinensis, achieving an encapsulation efficiency of 75.18% and a hydrodynamic diameter of 161 nm. The polydispersity index was found to be 0.141, indicating a monodisperse nanosystem. The zeta potential was -19.17 mV, indicating a negative superficial charge that is attributed to the intrinsic characteristics of the acCGP molecule. Results from systolic blood pressure evidenced that EO and acCGP@EO had significant anti-hypertensive effects. The analysis of the plasma and urinary metabolites evidenced that EO and acCGP@EO nanoparticles promoted natriuresis without altering the plasmic levels of sodium, suggesting improvement of renal function. Results also evidenced a recovery of the glomerular filtration rate in the SHR animals treated with accGP@EO, confirmed by increased creatinine and urea clearance. This result highlights the best performance of the nanosystem compared to the non-nanostructured EO. The treatment with acCGP@EO nanoparticles was also efficient in reducing the lipidic peroxidation in the kidney and liver tissues. Treatment with EO and acCGP@EO nanoparticles was also efficient in increasing superoxide dismutase and catalase activity in the kidney and liver tissues of the SHR animals. Immunohistochemistry findings indicated a more pronounced anti-inflammatory effect of acCGP@EO nanoparticles in reducing hepatic and renal TNFα levels in SHR animals, demonstrating the nephroprotective and hepatoprotective potential of the produced nanoparticles. Altogether, results demonstrate that the proposed nanoparticle production methodology was effective, and the nanoencapsulation improved the bioactive potential of essential oil from Citrus sinensis, promoting absorption in the gastrointestinal tract, as well as antihypertensive, anti-inflammatory, nephroprotective, and hepatoprotective effects | eng |
dc.description.resumo | O óleo essencial de Citrus sinensis é composto por uma mistura terpenoídica constituída majoritariamente por dlimoneno, e possui diversas atividades biológicas descritas na literatura, como atividade anti-inflamatória, antioxidante, antibacteriana e antiarrítmica. No entanto, ainda é pouco utilizado como composto terapêutico pela indústria farmacêutica em função das limitações que possui, como baixa solubilidade em água, suscetibilidade a processos oxidativos e baixa absorção no trato gastrointestinal. Uma alternativa para mitigar os problemas do óleo essencial de C. sinensis é a encapsulação em nanopartículas poliméricas, uma vez que apresentam capacidade de melhorar a biodisponibilidade do princípio ativo, conferindo proteção da molécula contra degradação no trato gastrointestinal e permitindo uma liberação controlada do ativo, com redução da sua degradação e depuração em sistemas biológicos. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo nanoencapsular o óleo essencial de C. sinensis em polissacarídeo extraído da goma do cajueiro acetilado como matriz polimérica (PEJUac@OE) e avaliar o potencial biológico do nanossistema obtido. As nanopartículas foram produzidas por nanoprecipitação e caracterizadas quanto à eficiência de encapsulação do óleo essencial, diâmetro hidrodinâmico, índice de polidispersão, potencial zeta e morfologia por microscopia eletrônica de transmissão. Antes da realização do potencial funcional das nanopartículas de PEJUac@OE foi avaliado a segurança toxicológica dos nanomateriais por meio de testes de citotoxicidade celular. Os resultados do ensaio MTT demonstraram que, nas concentrações avaliadas, as nanopartículas de PEJUac@OE não apresentam citotoxicidade. Além disso, as nanopartículas produzidas foram eficientes em proteger as células endoteliais contra o estresse oxidativo por peróxido de hidrogênio. Considerando a segurança toxicológica e o potencial antioxidante das nanopartículas produzidas, testes de absorção gastrointestinal foram realizados para avaliar se o nanosistema produzido conseguiria ser absorvido. A análise do tecido intestinal por microscopia eletrônica de transmissão (TEM) evidenciou a presença de corpos vesiculares característicos de internalização celular, evidenciando a absorção do nanossistema. Além disso, foi observado o alargamento dos espaços intercelulares, o que sugere que as nanopartículas de PEJUac@OE também podem ser absorvidas pela via paracelular. Uma vez que as partículas são absorvidas eficientemente no trato digestivo, testouse o potencial biológico do óleo essencial e das nanopartículas de PEJUAC@OE utilizando-se modelo animal, avaliando-se o efeito dos tratamentos em modelo de hipertensão. A atividade anti-hipertensiva foi avaliada utilizando-se ratos normotensos da linhagem Wistar e ratos espontaneamente hipertensos da linhagem SHR tratados durante 30 dias com óleo essencial livre (OE) ou nanopartículas de PEJUac@OE. Durante o tratamento, a pressão arterial sistólica foi acompanhada semanalmente por pletismografia de calda e ao final do tratamento os animais foram alojados em gaiolas metabólicas para avaliação de consumo de água e ração e excreção de urina e fezes. A fim de avaliar o efeito cardiometabólico dos tratamentos, testes bioquímicos e avaliações histopatológicas foram realizadas. O plasma e a urina foram avaliados quanto aos níveis de creatinina, ureia, ácido úrico, proteínas totais, sódio e potássio. Os tecidos hepático e renal foram avaliados quanto às suas características histopatológicas e imunohistoquímicas. Os resultados evidenciaram que as nanopartículas de PEJUac@OE foram eficazes em encapsular o óleo essencial de C.sinensis, apresentando eficiência de encapsulação de 75,18%, e diâmetro hidrodinâmico de 161 nm. O índice de polidispersão foi de 0,141, o que caracteriza o material como monodisperso, com valores de potencial zeta igual a -19,17 mV, sendo a carga negativa atribuída as características intrínsecas na molécula de PEJUac. Após o final do tratamento com OE na dose de 75 mg/kg observou-se um efeito hipotensor nos ratos da linhagem Wistar e um efeito anti-hipertensivo nos ratos da linhagem SHR. Além disso, o tratamento com as nanopartículas de PEJUac@OE (75mg/kg de ativo) também foi eficaz na apresentação de efeito anti-hipertensivo nos animais SHR. Na análise dos parâmetros renais, ambos os tratamentos apresentaram natriurese sem alteração nos níveis plasmáticos de sódio, sugerindo melhora na função renal. Também foi observado um aumento do Clearance de creatinina e ureia nos animais SHR tratados com as nanopartículas de PEJUac@OE, demostrando a importância do nanomaterial na melhora da taxa de filtração glomerular. Quanto aos parâmetros bioquímicos teciduais, foi observado uma redução da peroxidação lipídica no tecido renal e hepático dos animais tratados com as nanopartículas de PEJUac@OE. No que se refere às vias enzimáticas de combate ao estresse oxidativo, tanto o tratamento com OE quanto com as nanopartículas de PEJUac@OE foram eficazes em aumentar a atividade das enzimas superóxido dismutase e catalase no rim e fígado de animais hipertensos. Por fim, os achados da imunohistoquímica evidenciaram um efeito mais acentuado das nanopartículas de PEJUac@OE na diminuição dos níveis de TNFα hepático e renal de animais SHR, evidenciando o potencial anti-inflamatório do nanossistema. Dessa forma, os resultados obtidos até o presente momento evidenciam que a metodologia proposta de produção de nanopartículas foi eficiente, e que a nanoencapsulação melhorou o potencial bioativo do OE de Citrus sinensis, apresentando absorção no trato gastrointestinal, além de efeitos anti-hipertensivo, anti-inflamatório, nefroprotetor e hepatoprotetor | |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | |
dc.identifier.citation | SILVA, C. N. S. Potencial bioativo de nanopartículas de peju acetilado contendo óleo essencial de citrus sinensis: avaliações in vitro e in vivo. 2024. 125 f. Tese (Doutorado em Ciências Biológicas) - Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2024. | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/13796 | |
dc.language | por | |
dc.publisher | Universidade Federal de Goiás | |
dc.publisher.country | Brasil | |
dc.publisher.department | Instituto de Ciências Biológicas - ICB (RMG) | |
dc.publisher.initials | UFG | |
dc.publisher.program | Programa de Pós-graduação em Genética e Biologia Molecular (ICB) | |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | en |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
dc.subject | D-limoneno | por |
dc.subject | Nanoprecipitação | por |
dc.subject | Atividade anti-hipertensiva | por |
dc.subject | Estresse oxidativo | por |
dc.subject | Nefroproteção | por |
dc.subject | Atividade anti-inflamatória | por |
dc.subject | D-limonene | eng |
dc.subject | Nanoprecipitation | eng |
dc.subject | Anti-hypertensive effect | eng |
dc.subject | Oxidative stress | eng |
dc.subject | Nephroprotective effect | eng |
dc.subject | Anti-inflammatory effect | eng |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOFISICA::BIOFISICA CELULAR | |
dc.title | Potencial bioativo de nanopartículas de peju acetilado contendo óleo essencial de citrus sinensis: avaliações in vitro e in vivo | |
dc.title.alternative | Bioactive potential of acetylated cgp nanoparticles containing citrus sinensis essential oil: in vitro and in vivo evaluations | eng |
dc.type | Tese |