Formação de nanofibras como uma tecnologia promissora para preservação e fácil armazenamento de vesículas extracelulares

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 22012 (2022) Citar este artigo

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As vesículas extracelulares (EVs) são partículas envoltas por membrana derivadas de células com potencial para uma ampla gama de futuras aplicações terapêuticas. No entanto, os EVs quase sempre foram administrados por injeção direta, provavelmente prejudicando sua eficácia devido à rápida eliminação do local da injeção. O presente estudo teve como objetivo incorporar vesículas extracelulares de tamanho médio (mEVs) em nanofibras à base de polivinilpirrolidona de dissolução rápida para explorar a relação estrutura-atividade dependente de armazenamento das formulações nanofibrosas resultantes. Soluções aquosas de precursores à base de polivinilpirrolidona foram selecionadas para o processo de eletrofiação. A presença de EVs nas amostras eletrofiadas foi confirmada por microscopia eletrônica de transmissão, citometria de fluxo e microscópio confocal de varredura a laser. Os resultados indicam que a estrutura fibrosa das amostras foi preservada até o final do período de armazenamento de 12 semanas. Além disso, independentemente da temperatura de armazenamento (4 °C ou temperatura ambiente), nanofibras e EVs associadas a nanofibras estiveram presentes durante todo o período experimental. A incorporação de EVs em uma base de entrega polimérica sólida estável pode preservar sua estabilidade; enquanto isso, de acordo com as características do polímero, sua liberação direcionada e controlada pode ser alcançada.

As vesículas extracelulares (EVs) são pequenas vesículas delimitadas por bicamadas lipídicas que diferem em tamanho e biogênese, são liberadas naturalmente de corpos multivesiculares/anfissomos ou da membrana plasmática e, em seguida, entram nos fluidos corporais1. Além de seu papel fisiológico na homeostase celular, comunicação intercelular e resposta imune como carreadores biocompatíveis naturais de substâncias bioativas, o interesse recente voltou-se para seu uso como meio de liberação de fármacos2,3. Os EVs podem permitir a internalização eficiente de drogas encapsuladas em vesículas4,5. Os EVs podem ser captados pelas células receptoras, o que permite sua aplicação tanto como terapia primária quanto como veículos de entrega de drogas.

EVs derivados de células-tronco mesenquimais (MSC-EV) têm mostrado potencial promissor na regeneração de tecidos. No entanto, seu potencial terapêutico é limitado por sua rápida depleção e meia-vida curta6. Várias abordagens para incorporação exógena de drogas em EVs isoladas foram descritas, variando de incubação simples, moléculas lipofílicas ou técnicas de carga ativa de compostos hidrofobizados, como congelamento-descongelamento repetido e permeabilização com saponina, extrusão, ultrassom e eletroporação7. Moléculas encapsuladas em EVs podem ser substâncias biológicas funcionalmente ativas, incluindo proteínas, mRNA e miRNA, capazes de transmitir sinais para células-alvo circundantes, bem como para órgãos distantes por meio de vasos sanguíneos e linfáticos8. A complexidade estrutural dos produtos biológicos também pode representar desafios extras de formulação e entrega, especialmente em relação à estabilidade. Para atingir o tecido-alvo, a EV pode ser administrada por diferentes vias, como intravenosa, intraperitoneal, oral, intranasal e subcutânea. No entanto, os EVs quase sempre foram administrados como injeções diretas, o que provavelmente inibe sua eficácia devido ao rápido efluxo do local da injeção9. Para minimizar a ação tóxica dos EVs em órgãos não-alvo e maximizar os efeitos terapêuticos pretendidos, os EVs isolados devem ser incorporados a biomateriais que possam controlar sua liberação.

EVs podem ser separados do meio condicionado de culturas de células. Em relação ao armazenamento do meio condicionado, a International Society for Extracellular Vesicles (MISEV2018) recomenda o armazenamento de EVs em solução salina tamponada com fosfato a -80 °C em vasos siliconizados para evitar a aderência de EVs a superfícies10 a - 80 °C.

Recentemente, PBS contendo HEPES, albumina sérica humana e trealose11. No entanto, o uso dessa condição de armazenamento pode ser limitado pelos desafios de custo e transporte.