Desenvolvimento e avaliação biológica in vitro de nanoemulsões mucoadesivas carreadoras de dexametasona com vistas ao tratamento das manifestações neurológicas da Mucopolissacaridose tipo I

Abstract

A mucopolissacaridose tipo I (MPS I) é uma desordem causada pelo acúmulo de glicosaminoglicanos devido à deficiência da enzima alfa-L-iduronidase, levando a complicações neurológicas e neurodegenerativas. Os tratamentos atuais são ineficazes no sistema nervoso central, destacando a necessidade de novas abordagens terapêuticas. Este estudo propõe o uso de nanoemulsões (NEs) mucoadesivas carreadoras de dexametasona (DEX), um anti-inflamatório esteroidal, para administração nasal, visando reduzir a neuroinflamação que ocorre na MPS I. Foram desenvolvidas NEs com DEX (DEX NE) e DEX NEs revestidas com quitosana (DEX CNE), que foram caracterizadas quanto ao tamanho das gotículas, potencial zeta, pH, viscosidade e propriedades mucoadesivas. A liberação e a permeação das formulações foram avaliadas em células de Franz utilizando mucosa nasal suína. Adicionalmente, foi delineado um protocolo de cultura primária de astrócitos de camundongos MPS I a fim de avaliar a segurança in vitro das formulações. O potencial de irritação foi testado através de ensaio HET-CAM. Os resultados mostraram que a DEX CNE apresentou maior viscosidade (4,36 cP) e tamanho de gotícula (202 nm), com potencial zeta positivo (+32 mV) e pH ácido (4,00), em comparação com a DEX NE, indicando estabilidade da formulação e capacidade mucoadesiva. A liberação de DEX CNE foi mais controlada (74,0% em 8 horas) em comparação com a DEX NE (101,4%), demonstrando maior retenção na mucosa nasal. O protocolo de extração e cultivo de astrócitos a partir de encéfalo de camundongos MPS I neonatos foi estabelecido e os ensaios de viabilidade celular confirmaram a alta tolerabilidade, corroborando o ensaio HET-CAM que indicou irritação leve, demonstrando a segurança in vitro das formulações. Concluiu-se que as DEX CNE são biocompatíveis e seguras, representando uma estratégia promissora para o tratamento das manifestações neuroinflamatórias da MPS I, com potencial para a continuidade dos experimentos pré-clínicos.

Mucopolysaccharidosis type I (MPS I) is a disorder caused by the accumulation of glycosaminoglycans due to a deficiency of the enzyme alpha-L-iduronidase, leading to neurological and neurodegenerative complications. Current treatments are ineffective in the central nervous system, highlighting the need for new therapeutic approaches. This study proposes the use of mucoadhesive nanoemulsions (NEs) carrying dexamethasone (DEX), a steroidal anti-inflammatory drug, for nasal administration, aiming to reduce the neuroinflammation associated with MPS I. DEX-loaded NEs (DEX NE) and chitosan-coated DEX NEs (DEX CNE) were developed and characterized in terms of droplet size, zeta potential, pH, viscosity, and mucoadhesive properties. Drug release and permeation were evaluated using Franz diffusion cells and porcine nasal mucosa. Additionally, a primary culture protocol for astrocytes derived from MPS I mice was established to assess the in vitro safety of the formulations. The irritation potential was evaluated using the HET-CAM assay. Results showed that DEX CNE had higher viscosity (4.36 cP) and larger droplet size (202 nm), with a positive zeta potential (+32 mV) and acidic pH (4.00), compared to DEX NE, indicating formulation stability and mucoadhesive capability. DEX CNE exhibited more controlled release (74.0% over 8 hours) compared to DEX NE (101.4%), suggesting greater retention in the nasal mucosa. The astrocyte extraction and culture protocol from neonatal MPS I mouse brains was successfully established, and cell viability assays confirmed high tolerability. This was supported by the HET-CAM assay, which indicated mild irritation, demonstrating the in vitro safety of the formulations. In conclusion, DEX CNEs are biocompatible and safe, representing a promising strategy for treating the neuroinflammatory manifestations of MPS I, with potential for further preclinical development.