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23 Ottobre 2020

Nano-incapsulamento del coenzima Q10 in nanoemulsioni

I nutraceutici sono bioattivi naturali che esercitano attività antinfiammatorie. Il Coenzima Q10 (CoQ10) è un noto antiossidante e antinfiammatorio con proprietà cardioprotettive.  Il CoQ10 è una molecola altamente lipofila con una struttura chimica abbastanza simile a quella della Vitamina-K. Tuttavia, studi clinici basati sulla sua somministrazione orale non sono riusciti a fornire effetti significativi sulla funzionalità cardiaca. Il limite principale di CoQ10 è rappresentato dalla sua biodisponibilità orale molto bassa e dalla sua instabilità che limitano drammaticamente i suoi effetti come agente cardioprotettivo.

In questo lavoro condotto da Vincenzo Quagliariello e Raffaele Vecchione del Centro CRIB (Center for Advanced Biomaterials for Health Care Italian Institute of Technology- iit@CRIB) dell’IIT di Napoli, CoQ10 è stato caricato in nanoemulsioni (NE) ad alta biodisponibilità, rivestite con chitosano o chitosano e acido ialuronico, al fine di migliorare le sue prestazioni.

Gli effetti cardioprotettivi ed epatoprotettivi dei nanocarriers di CoQ10 sono stati testati contro la tossicità della doxorubicina e del trastuzumab nei cardiomiociti e nelle cellule del fegato attraverso l'analisi della vitalità cellulare, la perossidazione lipidica, l'espressione dei leucotrieni, di p65 / NF-kB e di citochine pro-infiammatorie coinvolte nella cardio ed epatotossicità indotta dal trattamento antitumorale.
Qui è mostrato come l’effetto biologico del CoQ10 venga aumentato quando questo è incorporato in nanocarriers biodisponibili, fornendo meccanismi di cardioprotezione multipli durante i trattamenti con Doxorurubicina e Trastuzumab.
I nanocarriers hanno dimostrato un'elevata stabilità e capacità di carico. È stata osservata una maggiore vitalità cellulare sia negli epatociti che nei cardiomiociti durante i trattamenti antitumorali, e che questi effetti sono mediati dall'inibizione della perossidazione lipidica e dalla riduzione dell'infiammazione. Le nanoemulsioni caricate con CoQ10 hanno anche mostrato forti effetti anti-infiammatori che riducono l'espressione di leucotriene B4 e di p65 / NF-κB e la produzione di interleuchina 1β e 6 durante i trattamenti antitumorali.

Preparazione e caratterizzazione delle nano-emulsioni (NEs)

Le nano-emulsioni primari sono state preparate secondo protocollo precedentemente sviluppato. 27,28 , dove la fase oleosa è stata preparata aggiungendo il tensioattivo all'olio di soia a 60 ° C e miscelato usando il sonicatore ad immersione. Poi una quantità di CoQ10 è stata sciolta nella fase oleosa a 60 ° C per 1 ora, e aggiunta poi goccia-a-goccia alla fase acquosa e nuovamente miscelata usando il sonicatore ad immersione.

Successivamente le pre-emulsioni sono state processate con l'omogeneizzatore ad alta pressione Microfluidics M-110PS, prima con 3 cicli a 2000 bar per ridurre notevolmente le dimensioni iniziali e poi con in ricircolo continuo per 200 passaggi. Questo metodo è stato utilizzato per la preparazione di tutte le emulsioni O/W al 20 wt% di olio.

Le nano-emulsioni sono state caratterizzate misurando le dimensioni, l'indice di polidispersità (PDI) e i valori di potenziale zeta through con tecnica Light Scattering su strumento Zetasizer della Malvern Panalytical.

Tabella 1 Hydrodynamic Size, PDI and ζ-Potential of Multilayer Nano-Carriers

Figura 1 Cryo-TEM analysis of CoQ10-loaded O/W NEs at different magnification. TEM, transmission electron microscope. Abbreviations: CoQ10, Coenzyme Q10; O/W, oil in water; NEs, nanoemulsions.

Tabella 2 Stability Analysis Performed by DLS of Multilayer Systems
 

Figure 3 DLS analysis of CoQ10-loaded CT-NEs (green) and CoQ10-loaded HA-CT-NEs (purple) over time. Data are expressed as mean ± SD (n=3). Abbreviations: DLS, dynamic light scattering; CoQ10, Coenzyme Q10; O/W, oil in water; NEs: nanoemulsions; CT-NEs, chitosan-coated nanoemulsions; HA-CT NEs, hyaluronic acid and chitosan-coated nanoemulsions; PDI, polydispersity index.

Fonte

Quagliariello V, Vecchione R, De Capua A, Lagreca E, Iaffaioli RV, Botti G, Netti PA, Maurea N. Nano-Encapsulation of Coenzyme Q10 in Secondary and Tertiary Nano-Emulsions for Enhanced Cardioprotection and Hepatoprotection in Human Cardiomyocytes and Hepatocytes During Exposure to Anthracyclines and Trastuzumab. Int J Nanomedicine. 2020;15:4859-4876
https://doi.org/10.2147/IJN.S245170

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