Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2016. / Submitted by Marianna Gomes (mariannasouza@bce.unb.br) on 2016-12-07T17:32:36Z No. of bitstreams: 1 2016_IdioAlvesdeSousaFilho.pdf: 2464547 bytes, checksum: 5eac925799f0df893b51f5538b96b903 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-01-04T18:06:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_IdioAlvesdeSousaFilho.pdf: 2464547 bytes, checksum: 5eac925799f0df893b51f5538b96b903 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-04T18:06:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_IdioAlvesdeSousaFilho.pdf: 2464547 bytes, checksum: 5eac925799f0df893b51f5538b96b903 (MD5) / O etoposídeo é um antineoplásico utilizado para tratamento de câncer de pulmão, de testículos, de mama, cânceres pediátricos e linfomas. É um medicamento que merece atenção especial devido ao seu potencial mutagênico e carcinogênico, não tendo um tratamento adequado para o descarte de frascos contaminados. Os tratamentos convencionais usados pelas ETEs não podem removê-lo completamente, sendo descartado no meio ambiente, na maior parte dos casos, ainda como composto ativo, sendo necessária a busca por processos mais eficientes para eliminá-lo. Os POAs aparecem como um processo alternativo mais eficiente que os tradicionais para a remoção de compostos orgânicos resistentes. O estanato de estrôncio (SrSnO3) é um material cerâmico que apresenta estrutura compatível com uma perovsquita distorcida, com propriedades interessantes e, tem sido estudado em função da sua variada aplicação, inclusive como fotocatalisador. Neste trabalho, o SrSnO3 foi sintetizado pelo método de combustão e estado sólido, sendo posteriormente nitretado por reação de amonólise gasosa para promover a atividade fotocatalítica na região do visível. O material obtido foi caracterizado pelas técnicas de DRX, Infravermelho, Raman e MEV. O material sintetizado possui área superficial de 3,28 m2 g-1 e 9,07 m2 g-1, band gap foi de 4,06 eV e 4,05 eV para o pó sintetizado por reação de combustão e estado sólido, respectivamente. Foram otimizadas as condições experimentais dos processos de degradação fotocatalítica da solução de etoposídeo (0,4 mol L-1), pH 5 e concentração do catalisador 1 g L-1. Os resultados mostraram que as reações de degradação utilizando o SrSnO3 combinado com H2O2 geraram uma mineralização da solução de etoposídeo da ordem de 97,98 % (± 4,03x10-3), obtendo-se quase a sua completa degradação da solução. Foram realizados ensaios com o TiO2 nas mesmas condições utilizadas para a remoção do etoposídeo na solução, porém obteve-se uma menor porcentagem de degradação que com o SrSnO3. Os testes realizados com o SrSnO3:N se mostraram ineficientes para tais condições estudadas, degradando apenas 2,90 % (±7,6x10-2). Além disso, os ensaios de toxicidade indicaram que a degradação da solução de etoposídeo na condição ótima, não torna a solução tóxica para a espécie Danio rerio se comparada à solução inicial. Os testes cometa e micronúcleo mostraram que, após os ensaios de degradação, há a remoção do potencial mutagênico e de seus efeitos genotóxicos. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Etoposide is an antineoplastic used for treating lung cancer, testicular, breast, pediatric cancers and lymphomas. It is a medicament deserves special attention because of their mutagenic and carcinogenic potential. Conventional treatments used by STPs can not remove it completely, being disposed in the environment, in the most cases, still as active compound being necessary to search for more efficient methods to eliminate it. The AOPs appears as a more efficient alternative to the traditional process for removing organic resistant compounds. The strontium stannate (SrSnO3) is a ceramic material having a structure compatible with a distorted perovskite with interesting properties and it has been studied because of its varied application, including as a photocatalyst. In this work, the SrSnO3 was synthesized by the solid state and combustion method, and was subsequently nitrided by gas ammonolysis reaction to promote the photocatalytic activity in the visible region. The obtained powder was characterized by XRD, infrared, Raman and SEM techniques, the synthesized material has showed surface area of 3.28 m2 g-1 and 9.07 m2 g-1 and band gap was 4.06 eV and 4.05 eV for combustion and solid respectively. The experimental conditions were optimized for photocatalytic degradation processes of etoposide solution (0.4 mol L-1): pH 5 and catalyst concentration 1 g L-1. The results showed that the degradation reactions using SrSnO3 combined with H2O2 generated a mineralization of etoposide solution of 97.98% (± 4.03 x 10-3) to give its nearly complete removal from the solution. Assays were conducted in TiO2 under the same conditions used for the removal of etoposide in solution, however it was obtained a lower degradation percentage than with the SrSnO3. Tests conducted with SrSnO3:N had proved inefficient for such conditions studied, degrading only 2.90% (± 7.6x!0-2). Moreover, the toxicity tests showed that the degradation of the etoposide solution in optimum condition does not make the solution toxic to the Danio rerio species comparing to the initial solution. The comet and micronucleus assays showed that, after the degradation tests there is the removal of mutagenic potential and its genotoxic effects.

Fármacos antiproliferativos vêm sendo utilizados em procedimentos de angioplastia, onde são administrados localmente por meio de \"stents\" farmacológicos. Embora seja possível que um tratamento sistêmico apresente maior eficiência, os efeitos colaterais dos fármacos antiproliferativos disponíveis constituem uma grande limitação. Estudos recentes em nosso laboratório demonstraram que uma nanoemulsão lipídica rica em colesterol concentra-se em regiões onde a proliferação celular é maior, possivelmente devido a uma maior demanda por colesterol para a síntese de membranas celulares. Assim, consideramos a possibilidade de utilização desta nanoemulsão como veículo de fármacos antiproliferativos para o tratamento da aterosclerose. No presente trabalho, dezesseis coelhos brancos, machos, da raça New Zealand, pesando aproximadamente 3 kg, foram submetidos a uma dieta contendo 1% de colesterol durante quatro semanas e divididos em dois grupos: um grupo recebendo uma injeção endovenosa contendo apenas solução salina e outro grupo tratado com uma associação de etoposídeo e metotrexato, veiculados na nanoemulsão lipídica. A análise da morfometria macroscópica mostra que o tratamento reduz as áreas de lesão aterosclerótica em aproximadamente 84% (razão da área de lesão sobre área total 0,57±0,2 nos animais controle versus 0,089±0,05 nos animais tratados, p<0,05). Houve redução de aproximadamente 3 vezes na razão da íntima-média dos animais tratados em relação aos animais controle. Adicionalmente, observamos que o tratamento reduz a migração de macrófagos na camada íntima do arco aórtico destes animais. Houve amplificação do efeito terapêutico em função da associação destes fármacos e redução na toxicidade. Portanto, a associação destes fármacos antiproliferativos veiculados em um sistema nanoparticulado pode ser promissora para o tratamento da aterosclerose. Estudos em humanos deverão confirmar o potencial desta proposta na terapêutica cardiovascular. / Drug eluting stents have been used in angioplastic procedures to deliver antiproliferative drugs directly to arterial tissue. Presumably, a systemic treatment could be more effective than local administration, but the side-effects of available antiproliferative drugs limit this approach. In recent studies, we have shown that a cholesterol-rich nanoemulsion concentrates in sites of high cell proliferation, possibly due to a high demand of cholesterol to membrane cell synthesis. Thus, we sought to test the emerging hypothesis that our nanoemulsion could be used as a vehicle to antiproliferative drugs for systemic treatment of atherosclerosis. In the present study, sixteen New Zealand White rabbits weighing from 3.2 to 3.8 kg were submitted to a diet containing 1% cholesterol during 4 weeks and then they were split in two groups: a group treated with an intravenous injection of saline solution and a group treated with an association of etoposide and methotrexate delivered in our lipid nanoemulsion. We have shown by macroscopic morphometry that the treatment reduced the lesion areas by roughly 84% (lesion area/total area ratio 0,57±0,2 in control animals, versus 0,089±0,05 in treated animals, p<0,05). The intima-media ratio was reduced by three fold in treated animals. Furthermore, we have observed a reduction in macrophage migration to the arterial intima. The association of etoposide and methotrexate resulted in a synergistic effect without increasing the toxicity. In conclusion, the association of antiproliferative drugs delivered in a nanoemulsion is a promising approach for atherosclerosis treatment. Further studies in humans are needed to confirm the potential of this treatment in cardiovascular therapeutics.

Fármacos antiproliferativos vêm sendo utilizados em procedimentos de angioplastia, onde são administrados localmente por meio de \"stents\" farmacológicos. Embora seja possível que um tratamento sistêmico apresente maior eficiência, os efeitos colaterais dos fármacos antiproliferativos disponíveis constituem uma grande limitação. Estudos recentes em nosso laboratório demonstraram que uma nanoemulsão lipídica rica em colesterol concentra-se em regiões onde a proliferação celular é maior, possivelmente devido a uma maior demanda por colesterol para a síntese de membranas celulares. Assim, consideramos a possibilidade de utilização desta nanoemulsão como veículo de fármacos antiproliferativos para o tratamento da aterosclerose. No presente trabalho, dezesseis coelhos brancos, machos, da raça New Zealand, pesando aproximadamente 3 kg, foram submetidos a uma dieta contendo 1% de colesterol durante quatro semanas e divididos em dois grupos: um grupo recebendo uma injeção endovenosa contendo apenas solução salina e outro grupo tratado com uma associação de etoposídeo e metotrexato, veiculados na nanoemulsão lipídica. A análise da morfometria macroscópica mostra que o tratamento reduz as áreas de lesão aterosclerótica em aproximadamente 84% (razão da área de lesão sobre área total 0,57±0,2 nos animais controle versus 0,089±0,05 nos animais tratados, p<0,05). Houve redução de aproximadamente 3 vezes na razão da íntima-média dos animais tratados em relação aos animais controle. Adicionalmente, observamos que o tratamento reduz a migração de macrófagos na camada íntima do arco aórtico destes animais. Houve amplificação do efeito terapêutico em função da associação destes fármacos e redução na toxicidade. Portanto, a associação destes fármacos antiproliferativos veiculados em um sistema nanoparticulado pode ser promissora para o tratamento da aterosclerose. Estudos em humanos deverão confirmar o potencial desta proposta na terapêutica cardiovascular. / Drug eluting stents have been used in angioplastic procedures to deliver antiproliferative drugs directly to arterial tissue. Presumably, a systemic treatment could be more effective than local administration, but the side-effects of available antiproliferative drugs limit this approach. In recent studies, we have shown that a cholesterol-rich nanoemulsion concentrates in sites of high cell proliferation, possibly due to a high demand of cholesterol to membrane cell synthesis. Thus, we sought to test the emerging hypothesis that our nanoemulsion could be used as a vehicle to antiproliferative drugs for systemic treatment of atherosclerosis. In the present study, sixteen New Zealand White rabbits weighing from 3.2 to 3.8 kg were submitted to a diet containing 1% cholesterol during 4 weeks and then they were split in two groups: a group treated with an intravenous injection of saline solution and a group treated with an association of etoposide and methotrexate delivered in our lipid nanoemulsion. We have shown by macroscopic morphometry that the treatment reduced the lesion areas by roughly 84% (lesion area/total area ratio 0,57±0,2 in control animals, versus 0,089±0,05 in treated animals, p<0,05). The intima-media ratio was reduced by three fold in treated animals. Furthermore, we have observed a reduction in macrophage migration to the arterial intima. The association of etoposide and methotrexate resulted in a synergistic effect without increasing the toxicity. In conclusion, the association of antiproliferative drugs delivered in a nanoemulsion is a promising approach for atherosclerosis treatment. Further studies in humans are needed to confirm the potential of this treatment in cardiovascular therapeutics.

Objetivo: O objetivo do presente estudo foi descrever a relação entre as concentrações plasmáticas totais e livres tumorais do etoposídeo (ETO) e a inibição do crescimento do tumor observada em ratos Wistar portadores de tumor Walker- 256 (W256) utilizando a modelagem farmacocinética/farmacodinâmica (PK/PD). Métodos: Os procedimentos com animais foram aprovados no CEUA/UFRGS sob o número 22302. Os experimentos de farmacocinética foram realizados para determinar concentrações plasmáticas e livres em duas regiões do tumor sólido W256 através de microdiálise. Após a administração do ETO nas doses de 10 ou 20 mg/kg i.v. bolus em ratos Wistar portadores de tumor W256, amostras de sangue e microdialisado de tecido do centro e periferia do tumor foram coletadas simultaneamente, até 7 h pós-dose, para determinar o fator de penetração no tumor. Um método analítico por CLAE-UV foi desenvolvido e validado para quantificação do etoposídeo nas amostras de plasma e dialisado. Os experimentos de farmacodinâmica foram conduzidos em ratos portadores de tumor W256 que receberam ETO 5 e 10 mg/kg i.v. bolus uma vez ao dia por 8 e 4 dias, respectivamente. O volume dos tumores foram monitorados diariamente durante 30 dias. Análise não-compartimental dos dados de PK foi realizada no WinNonlin®. A modelagem dos dados PK e PK/PD foi realizada no Monolix®, utilizando abordagem populacional. Os dados PK/PD foram analisados usando o modelo Simeoni TGI modificado através da introdução de uma função Emax para descrever a relação nãolinear entre a concentração plasmática e tumoral e o efeito. Resultados e Discussão: O método por CLAE-UV foi desenvolvido e validado para quantificar as amostras de ETO em plasma e tecido. A penetração do ETO no tumor foi maior na periferia (61 ± 15 % e 61 ± 29 %) do que no centro do tumor (34 ± 6 % e 28 ± 11 %) após administração das doses 10 e 20 mg/kg, respectivamente (ANOVA, α = 0.05). Um modelo de 4 compartimentos compreendendo uma distribuição saturável (cinética de Michaelis-Menten) nos compartimentos tumorais a partir do compartimento central modelou simultaneamente os perfis de concentração-tempo do ETO em plasma e em ambas regiões do tumor. O modelo populacional PK/PD Simeoni TGI–Emax foi capaz de descrever o efeito antitumoral dependente do regime de administração do ETO utilizando concentrações totais plasmáticas ou livres no tumor, resultando em um maior k2max (potência máxima) para as concentrações livres (25,8 mL.μg-1.dia-1 - intratumoral vs. 12,6 mL.μg-1.dia-1 - plasma total). Conclusões: Os resultados mostram que a utilização das concentrações livres do fármaco no tumor para a modelagem PK/PD pode fornecer um melhor entendimento da relação farmacocinética e farmacodinâmica e melhoram a capacidade de previsão do modelo, considerando que a eficácia dos fármacos antineoplásicos no tratamento de tumores sólidos é dependente da capacidade do fármaco em se distribuir no tecido tumoral. / Objective: The aim of this study was to describe the relationship between total plasma and free interstitial tumor etoposide (ETO) concentrations and the drug tumor growth inhibition observed in a Walker-256 (W256) tumor-bearing Wistar rat model using the pharmacokinetic/pharmacodynamic (PK/PD) modeling. Methods: The experiments with animals were approved by CEUA/UFRGS (protocol number 22302). Pharmacokinetic experiments were conducted to determine total plasma and free intratumoral concentrations in two regions of W256 solid tumor by microdialysis. After administration of ETO 10 or 20 mg/kg i.v. bolus to W256 tumorbearing Wistar rats, blood and tissue microdialysate samples from tumor center and periphery were simultaneously collected up to 7h to determine the tumor penetration factor. An analytical HPLC-UV method was developed and validated for quantification of ETO in plasma and microdialysate samples. The pharmacodynamic experiments were conducted in W256 tumor-bearing rats that received ETO 5 or 10 mg/kg i.v. bolus every day for 8 and 4 days, respectively. Tumor volumes were monitored daily for 30 days. Non-compartmental analysis of PK data was performed in WinNonlin®. The PK and PK/PD modeling by population approach were performed using Monolix®. PK/PD data were analyzed using a modification of Simeoni TGI model by introducing an Emax function to describe the nonlinear relationship between tumor and plasma concentrations and effect. Results and Discussion: The HLPCUV method was developed and validated to determine plasma and tissue samples of ETO. ETO tumor penetration was higher in the tumor periphery (61 ± 15 % and 61 ± 29 %) than center (34 ± 6 % and 28 ± 11 %) following 10 and 20 mg/kg doses, respectively (ANOVA, α = 0.05). A 4-compartment structural model comprising a saturable distribution (Michaelis-Menten kinetics) into the tumor compartments from the central compartment simultaneously described the ETO concentration–time profiles in plasma and both tumor regions. The PK/PD population Simeoni TGI–Emax model was capable of describing the schedule-dependent antitumor effects of ETO using total plasma or free tumor concentrations obtained in a W256-tumor bearing Wistar rat model, resulting in higher k2max (maximal potency) for free concentrations (25.8 mL.μg-1.day-1 - intratumoral vs. 12.6 mL.μg-1.day-1 total plasma). Conclusions: The results showed that the use of free intratumoral drug concentrations in the PK/PD modeling can provide a better understanding of the pharmacokinetics and pharmacodynamics relationship and improve the forecasting ability of the models considering that the efficacy of antineoplastic drugs in the treatment of solid tumors is dependent on the drug ability to distribute into the tumor.

Objetivo: O objetivo do presente estudo foi descrever a relação entre as concentrações plasmáticas totais e livres tumorais do etoposídeo (ETO) e a inibição do crescimento do tumor observada em ratos Wistar portadores de tumor Walker- 256 (W256) utilizando a modelagem farmacocinética/farmacodinâmica (PK/PD). Métodos: Os procedimentos com animais foram aprovados no CEUA/UFRGS sob o número 22302. Os experimentos de farmacocinética foram realizados para determinar concentrações plasmáticas e livres em duas regiões do tumor sólido W256 através de microdiálise. Após a administração do ETO nas doses de 10 ou 20 mg/kg i.v. bolus em ratos Wistar portadores de tumor W256, amostras de sangue e microdialisado de tecido do centro e periferia do tumor foram coletadas simultaneamente, até 7 h pós-dose, para determinar o fator de penetração no tumor. Um método analítico por CLAE-UV foi desenvolvido e validado para quantificação do etoposídeo nas amostras de plasma e dialisado. Os experimentos de farmacodinâmica foram conduzidos em ratos portadores de tumor W256 que receberam ETO 5 e 10 mg/kg i.v. bolus uma vez ao dia por 8 e 4 dias, respectivamente. O volume dos tumores foram monitorados diariamente durante 30 dias. Análise não-compartimental dos dados de PK foi realizada no WinNonlin®. A modelagem dos dados PK e PK/PD foi realizada no Monolix®, utilizando abordagem populacional. Os dados PK/PD foram analisados usando o modelo Simeoni TGI modificado através da introdução de uma função Emax para descrever a relação nãolinear entre a concentração plasmática e tumoral e o efeito. Resultados e Discussão: O método por CLAE-UV foi desenvolvido e validado para quantificar as amostras de ETO em plasma e tecido. A penetração do ETO no tumor foi maior na periferia (61 ± 15 % e 61 ± 29 %) do que no centro do tumor (34 ± 6 % e 28 ± 11 %) após administração das doses 10 e 20 mg/kg, respectivamente (ANOVA, α = 0.05). Um modelo de 4 compartimentos compreendendo uma distribuição saturável (cinética de Michaelis-Menten) nos compartimentos tumorais a partir do compartimento central modelou simultaneamente os perfis de concentração-tempo do ETO em plasma e em ambas regiões do tumor. O modelo populacional PK/PD Simeoni TGI–Emax foi capaz de descrever o efeito antitumoral dependente do regime de administração do ETO utilizando concentrações totais plasmáticas ou livres no tumor, resultando em um maior k2max (potência máxima) para as concentrações livres (25,8 mL.μg-1.dia-1 - intratumoral vs. 12,6 mL.μg-1.dia-1 - plasma total). Conclusões: Os resultados mostram que a utilização das concentrações livres do fármaco no tumor para a modelagem PK/PD pode fornecer um melhor entendimento da relação farmacocinética e farmacodinâmica e melhoram a capacidade de previsão do modelo, considerando que a eficácia dos fármacos antineoplásicos no tratamento de tumores sólidos é dependente da capacidade do fármaco em se distribuir no tecido tumoral. / Objective: The aim of this study was to describe the relationship between total plasma and free interstitial tumor etoposide (ETO) concentrations and the drug tumor growth inhibition observed in a Walker-256 (W256) tumor-bearing Wistar rat model using the pharmacokinetic/pharmacodynamic (PK/PD) modeling. Methods: The experiments with animals were approved by CEUA/UFRGS (protocol number 22302). Pharmacokinetic experiments were conducted to determine total plasma and free intratumoral concentrations in two regions of W256 solid tumor by microdialysis. After administration of ETO 10 or 20 mg/kg i.v. bolus to W256 tumorbearing Wistar rats, blood and tissue microdialysate samples from tumor center and periphery were simultaneously collected up to 7h to determine the tumor penetration factor. An analytical HPLC-UV method was developed and validated for quantification of ETO in plasma and microdialysate samples. The pharmacodynamic experiments were conducted in W256 tumor-bearing rats that received ETO 5 or 10 mg/kg i.v. bolus every day for 8 and 4 days, respectively. Tumor volumes were monitored daily for 30 days. Non-compartmental analysis of PK data was performed in WinNonlin®. The PK and PK/PD modeling by population approach were performed using Monolix®. PK/PD data were analyzed using a modification of Simeoni TGI model by introducing an Emax function to describe the nonlinear relationship between tumor and plasma concentrations and effect. Results and Discussion: The HLPCUV method was developed and validated to determine plasma and tissue samples of ETO. ETO tumor penetration was higher in the tumor periphery (61 ± 15 % and 61 ± 29 %) than center (34 ± 6 % and 28 ± 11 %) following 10 and 20 mg/kg doses, respectively (ANOVA, α = 0.05). A 4-compartment structural model comprising a saturable distribution (Michaelis-Menten kinetics) into the tumor compartments from the central compartment simultaneously described the ETO concentration–time profiles in plasma and both tumor regions. The PK/PD population Simeoni TGI–Emax model was capable of describing the schedule-dependent antitumor effects of ETO using total plasma or free tumor concentrations obtained in a W256-tumor bearing Wistar rat model, resulting in higher k2max (maximal potency) for free concentrations (25.8 mL.μg-1.day-1 - intratumoral vs. 12.6 mL.μg-1.day-1 total plasma). Conclusions: The results showed that the use of free intratumoral drug concentrations in the PK/PD modeling can provide a better understanding of the pharmacokinetics and pharmacodynamics relationship and improve the forecasting ability of the models considering that the efficacy of antineoplastic drugs in the treatment of solid tumors is dependent on the drug ability to distribute into the tumor.

Objetivo: O objetivo do presente estudo foi descrever a relação entre as concentrações plasmáticas totais e livres tumorais do etoposídeo (ETO) e a inibição do crescimento do tumor observada em ratos Wistar portadores de tumor Walker- 256 (W256) utilizando a modelagem farmacocinética/farmacodinâmica (PK/PD). Métodos: Os procedimentos com animais foram aprovados no CEUA/UFRGS sob o número 22302. Os experimentos de farmacocinética foram realizados para determinar concentrações plasmáticas e livres em duas regiões do tumor sólido W256 através de microdiálise. Após a administração do ETO nas doses de 10 ou 20 mg/kg i.v. bolus em ratos Wistar portadores de tumor W256, amostras de sangue e microdialisado de tecido do centro e periferia do tumor foram coletadas simultaneamente, até 7 h pós-dose, para determinar o fator de penetração no tumor. Um método analítico por CLAE-UV foi desenvolvido e validado para quantificação do etoposídeo nas amostras de plasma e dialisado. Os experimentos de farmacodinâmica foram conduzidos em ratos portadores de tumor W256 que receberam ETO 5 e 10 mg/kg i.v. bolus uma vez ao dia por 8 e 4 dias, respectivamente. O volume dos tumores foram monitorados diariamente durante 30 dias. Análise não-compartimental dos dados de PK foi realizada no WinNonlin®. A modelagem dos dados PK e PK/PD foi realizada no Monolix®, utilizando abordagem populacional. Os dados PK/PD foram analisados usando o modelo Simeoni TGI modificado através da introdução de uma função Emax para descrever a relação nãolinear entre a concentração plasmática e tumoral e o efeito. Resultados e Discussão: O método por CLAE-UV foi desenvolvido e validado para quantificar as amostras de ETO em plasma e tecido. A penetração do ETO no tumor foi maior na periferia (61 ± 15 % e 61 ± 29 %) do que no centro do tumor (34 ± 6 % e 28 ± 11 %) após administração das doses 10 e 20 mg/kg, respectivamente (ANOVA, α = 0.05). Um modelo de 4 compartimentos compreendendo uma distribuição saturável (cinética de Michaelis-Menten) nos compartimentos tumorais a partir do compartimento central modelou simultaneamente os perfis de concentração-tempo do ETO em plasma e em ambas regiões do tumor. O modelo populacional PK/PD Simeoni TGI–Emax foi capaz de descrever o efeito antitumoral dependente do regime de administração do ETO utilizando concentrações totais plasmáticas ou livres no tumor, resultando em um maior k2max (potência máxima) para as concentrações livres (25,8 mL.μg-1.dia-1 - intratumoral vs. 12,6 mL.μg-1.dia-1 - plasma total). Conclusões: Os resultados mostram que a utilização das concentrações livres do fármaco no tumor para a modelagem PK/PD pode fornecer um melhor entendimento da relação farmacocinética e farmacodinâmica e melhoram a capacidade de previsão do modelo, considerando que a eficácia dos fármacos antineoplásicos no tratamento de tumores sólidos é dependente da capacidade do fármaco em se distribuir no tecido tumoral. / Objective: The aim of this study was to describe the relationship between total plasma and free interstitial tumor etoposide (ETO) concentrations and the drug tumor growth inhibition observed in a Walker-256 (W256) tumor-bearing Wistar rat model using the pharmacokinetic/pharmacodynamic (PK/PD) modeling. Methods: The experiments with animals were approved by CEUA/UFRGS (protocol number 22302). Pharmacokinetic experiments were conducted to determine total plasma and free intratumoral concentrations in two regions of W256 solid tumor by microdialysis. After administration of ETO 10 or 20 mg/kg i.v. bolus to W256 tumorbearing Wistar rats, blood and tissue microdialysate samples from tumor center and periphery were simultaneously collected up to 7h to determine the tumor penetration factor. An analytical HPLC-UV method was developed and validated for quantification of ETO in plasma and microdialysate samples. The pharmacodynamic experiments were conducted in W256 tumor-bearing rats that received ETO 5 or 10 mg/kg i.v. bolus every day for 8 and 4 days, respectively. Tumor volumes were monitored daily for 30 days. Non-compartmental analysis of PK data was performed in WinNonlin®. The PK and PK/PD modeling by population approach were performed using Monolix®. PK/PD data were analyzed using a modification of Simeoni TGI model by introducing an Emax function to describe the nonlinear relationship between tumor and plasma concentrations and effect. Results and Discussion: The HLPCUV method was developed and validated to determine plasma and tissue samples of ETO. ETO tumor penetration was higher in the tumor periphery (61 ± 15 % and 61 ± 29 %) than center (34 ± 6 % and 28 ± 11 %) following 10 and 20 mg/kg doses, respectively (ANOVA, α = 0.05). A 4-compartment structural model comprising a saturable distribution (Michaelis-Menten kinetics) into the tumor compartments from the central compartment simultaneously described the ETO concentration–time profiles in plasma and both tumor regions. The PK/PD population Simeoni TGI–Emax model was capable of describing the schedule-dependent antitumor effects of ETO using total plasma or free tumor concentrations obtained in a W256-tumor bearing Wistar rat model, resulting in higher k2max (maximal potency) for free concentrations (25.8 mL.μg-1.day-1 - intratumoral vs. 12.6 mL.μg-1.day-1 total plasma). Conclusions: The results showed that the use of free intratumoral drug concentrations in the PK/PD modeling can provide a better understanding of the pharmacokinetics and pharmacodynamics relationship and improve the forecasting ability of the models considering that the efficacy of antineoplastic drugs in the treatment of solid tumors is dependent on the drug ability to distribute into the tumor.

A incidência de casos de melanoma tem aumentado em todo o mundo sendo que, apesar do diagnóstico precoce e do advento das terapias moleculares, o número de pacientes que morrem com a doença em estágio avançado continua em elevação. Deste modo as pesquisas atuais têm focado no desenvolvimento de diferentes estratégias para a disponibilização de terapias eficazes e acessíveis. Nesse contexto, a via de administração transdérmica constitui uma alternativa promissora para aumentar a eficácia local e sistêmica de fármacos, incluindo agentes antitumorais. Diversos métodos têm sido desenvolvidos para maximizar a permeação cutânea de fármacos, destacando-se, entre esses, a ablação térmica por radiofrequência (RF). Esse processo resulta na criação de vários microcanais entre a epiderme e a derme, pelos quais diversas moléculas podem passar em direção às camadas mais profundas da pele. Nesse estudo, a eficácia da infusão transdérmica de etoposídeo por dispositivo de radiofrequência fracionada foi avaliada em modelo de melanoma murino. Camundongos da linhagem C56BL/6 foram divididos nos seguintes grupos experimentais: 1) controle; 2) tratados com radiofrequência; 3) tratados com a aplicação tópica de etoposídeo; e 4) tratados com radiofrequência e posterior aplicação tópica de etoposídeo. Os tratamentos foram realizados durante o período de 28 dias. O peso corpóreo, o volume tumoral e o perfil hematológico foram avaliados semanalmente. Ao término do tratamento os animais foram eutanasiados e procedeu-se a coleta da massa tumoral e dos órgãos (pulmão, baço, rins, linfonodos e fígado) para análise histopatológica. As células tumorais obtidas das massas tumorais foram analisadas quanto às alterações do ciclo celular e do potencial transmembrânico mitocondrial. Os resultados demonstraram que o tratamento com etoposídeo isolado reduziu a sobrevida dos animais e ocasionou alterações histológicas indicativas de toxicidade. Em contrapartida, a infusão transdérmica do etoposídeo por dispositivo de radiofrequência promoveu redução significativa do volume tumoral, em comparação com todos os grupos experimentais, sem ocasionar mortalidade. Esse tratamento também diminuiu a plaquetocitose e elevou o número de eritrócitos em comparação com os outros grupos. A análise histopatológica dos órgãos dos animais tratados com RF + etoposídeo evidenciou que não houveram alterações significativas na arquitetura tecidual. Ainda, o grupo tratado com RF + etoposídeo foi o que apresentou o maior percentual de células estacionadas na fase S/G2M e com mitocôndrias inativas, evidenciando o aumento da eficácia demonstrada no estudo in vivo. O conjunto de resultados sugere que o tratamento com a radiofrequência seguida do etoposídeo resulta em melhor resposta antitumoral do quimioterápico, com baixos índices de toxicidade sistêmica / The incidence of melanoma cases has increased worldwide and, despite early diagnosis and targeted molecular therapy, the number of patients dying from metastatic disease continues to rise. Thus, current research has focused on the development of different treatment strategies to provide efficient and accessible solutions. In this sense, transdermal delivery is a promising alternative enhancing the local and systemic efficacy of drugs, including antitumor agents. Several methods have been developed to improve the skin permeation of drugs, highlighting, among those, the radiofrequency thermal ablation (RFA). This process results in the creation of many microchannels between the epidermis and the dermis through which several molecules can pass towards the deeper layers of the skin. In this study, the efficacy of the transdermal delivery of etoposide by a fractional radiofrequency device was evaluated in a murine melanoma model. C56BL/6 lineage mice were divided into the following experimental groups: 1) control; 2) treated with radiofrequency; 3) treated with topical applications of etoposide; and 4) treated with radiofrequency followed by topical applications of etoposide. The animals were treated for 28 days and the body weight, tumor volume and hematological profile were analyzed weekly. At the end of the treatments, the animals were euthanized and the tumor mass and organs (lung, spleen, kidneys, lymph nodes and liver) were collected for histopathological analysis. Tumor cells obtained from the tumor masses were analyzed for changes in the cell cycle and mitochondrial transmembrane potential. The results showed that the treatment with etoposide alone reduced the survival of the animals and caused histological changes indicating toxicity. On the other hand, the transdermal delivery of etoposide by a radiofrequency device resulted in a significant reduction of the tumor volume, in comparison with all the experimental groups, not causing mortality. This treatment also decreased thrombocytosis and increased the number of red blood cells compared to the other groups. The histopathological analysis of the organs from animals treated with RFA + etoposide demonstrated that there was no significant change in tissue architecture. Furthermore, the group treated with RFA + etoposide presented the highest percentage of cells with inactive mitochondria and interruption at the S/G2M stage, corroborating the increased efficacy of the in vivo study. The set of results indicates that the treatment with radiofrequency followed by etoposide results in better antitumor responses of chemotherapy, with low toxicity rates

A incidência de casos de melanoma tem aumentado em todo o mundo sendo que, apesar do diagnóstico precoce e do advento das terapias moleculares, o número de pacientes que morrem com a doença em estágio avançado continua em elevação. Deste modo as pesquisas atuais têm focado no desenvolvimento de diferentes estratégias para a disponibilização de terapias eficazes e acessíveis. Nesse contexto, a via de administração transdérmica constitui uma alternativa promissora para aumentar a eficácia local e sistêmica de fármacos, incluindo agentes antitumorais. Diversos métodos têm sido desenvolvidos para maximizar a permeação cutânea de fármacos, destacando-se, entre esses, a ablação térmica por radiofrequência (RF). Esse processo resulta na criação de vários microcanais entre a epiderme e a derme, pelos quais diversas moléculas podem passar em direção às camadas mais profundas da pele. Nesse estudo, a eficácia da infusão transdérmica de etoposídeo por dispositivo de radiofrequência fracionada foi avaliada em modelo de melanoma murino. Camundongos da linhagem C56BL/6 foram divididos nos seguintes grupos experimentais: 1) controle; 2) tratados com radiofrequência; 3) tratados com a aplicação tópica de etoposídeo; e 4) tratados com radiofrequência e posterior aplicação tópica de etoposídeo. Os tratamentos foram realizados durante o período de 28 dias. O peso corpóreo, o volume tumoral e o perfil hematológico foram avaliados semanalmente. Ao término do tratamento os animais foram eutanasiados e procedeu-se a coleta da massa tumoral e dos órgãos (pulmão, baço, rins, linfonodos e fígado) para análise histopatológica. As células tumorais obtidas das massas tumorais foram analisadas quanto às alterações do ciclo celular e do potencial transmembrânico mitocondrial. Os resultados demonstraram que o tratamento com etoposídeo isolado reduziu a sobrevida dos animais e ocasionou alterações histológicas indicativas de toxicidade. Em contrapartida, a infusão transdérmica do etoposídeo por dispositivo de radiofrequência promoveu redução significativa do volume tumoral, em comparação com todos os grupos experimentais, sem ocasionar mortalidade. Esse tratamento também diminuiu a plaquetocitose e elevou o número de eritrócitos em comparação com os outros grupos. A análise histopatológica dos órgãos dos animais tratados com RF + etoposídeo evidenciou que não houveram alterações significativas na arquitetura tecidual. Ainda, o grupo tratado com RF + etoposídeo foi o que apresentou o maior percentual de células estacionadas na fase S/G2M e com mitocôndrias inativas, evidenciando o aumento da eficácia demonstrada no estudo in vivo. O conjunto de resultados sugere que o tratamento com a radiofrequência seguida do etoposídeo resulta em melhor resposta antitumoral do quimioterápico, com baixos índices de toxicidade sistêmica / The incidence of melanoma cases has increased worldwide and, despite early diagnosis and targeted molecular therapy, the number of patients dying from metastatic disease continues to rise. Thus, current research has focused on the development of different treatment strategies to provide efficient and accessible solutions. In this sense, transdermal delivery is a promising alternative enhancing the local and systemic efficacy of drugs, including antitumor agents. Several methods have been developed to improve the skin permeation of drugs, highlighting, among those, the radiofrequency thermal ablation (RFA). This process results in the creation of many microchannels between the epidermis and the dermis through which several molecules can pass towards the deeper layers of the skin. In this study, the efficacy of the transdermal delivery of etoposide by a fractional radiofrequency device was evaluated in a murine melanoma model. C56BL/6 lineage mice were divided into the following experimental groups: 1) control; 2) treated with radiofrequency; 3) treated with topical applications of etoposide; and 4) treated with radiofrequency followed by topical applications of etoposide. The animals were treated for 28 days and the body weight, tumor volume and hematological profile were analyzed weekly. At the end of the treatments, the animals were euthanized and the tumor mass and organs (lung, spleen, kidneys, lymph nodes and liver) were collected for histopathological analysis. Tumor cells obtained from the tumor masses were analyzed for changes in the cell cycle and mitochondrial transmembrane potential. The results showed that the treatment with etoposide alone reduced the survival of the animals and caused histological changes indicating toxicity. On the other hand, the transdermal delivery of etoposide by a radiofrequency device resulted in a significant reduction of the tumor volume, in comparison with all the experimental groups, not causing mortality. This treatment also decreased thrombocytosis and increased the number of red blood cells compared to the other groups. The histopathological analysis of the organs from animals treated with RFA + etoposide demonstrated that there was no significant change in tissue architecture. Furthermore, the group treated with RFA + etoposide presented the highest percentage of cells with inactive mitochondria and interruption at the S/G2M stage, corroborating the increased efficacy of the in vivo study. The set of results indicates that the treatment with radiofrequency followed by etoposide results in better antitumor responses of chemotherapy, with low toxicity rates

A LDE é uma nanoemulsão rica em colesterol com composição semelhante às lipoproteínas naturais. Devido a sua capacidade de ligação aos receptores da lipoproteína de baixa densidade (LDL) cuja expressão é aumentada em células neoplásicas, a LDE pode ser usada como veículo de agentes quimioterápicos concentrando os mesmos no tecido tumoral. A base racional da quimioterapia combinada é utilizar medicamentos que atuem em diferentes partes dos processos metabólicos da célula, aumentando dessa forma a probabilidade de destruição de uma maior quantidade de células tumorais. O principal fator limitante do uso combinado dos quimioterápicos paclitaxel e etoposídeo é o efeito mielossupressor. O direcionamento específico do fármaco às células tumorais promovido pela LDE, tornaria possível a terapia antitumoral combinada LDE-oleato de paclitaxel e LDEoleato de etoposídeo, sem produzir os efeitos colaterais observados com o uso combinado das formulações comerciais. O presente estudo tinha como objetivo avaliar os efeitos da terapia antitumoral combinada LDE-oleato de paclitaxel e LDEoleato de etoposídeo em comparação com a terapia dos respectivos fármacos isoladamente, bem como com a terapia combinada do paclitaxel e etoposídeo comerciais. A atividade antitumoral foi determinada em camundongos portadores de melanoma após a administração de intraperitoneal de LDE-oleato de paclitaxel 15 mg/kg e LDE-oleato de etoposídeo 10 mg/kg. Nos grupos dos fármacos comerciais injetou-se paclitaxel 3,75 mg/kg e etoposídeo 2,5 mg/Kg, ou paclitaxel 7,5 mg/Kg e etoposídeo 5 mg/kg. Os fármacos foram administrados em dois esquemas terapêuticos: 11º, 13º, 15º; e 11°, 14°, 19° dias após a inoculação do tumor. Todos os grupos apresentaram aumento na taxa de sobrevida em comparação ao grupo controle. Por outro lado, nos grupos LDE-fármacos foi observada uma redução dos efeitos de mielossupressão, visto que as doses administradas nestes grupos foram 2 e 4 vezes maiores do que nos demais. Os tratamentos do melanoma nos dois protocolos terapêuticos mostraram-se eficazes na redução da massa tumoral, sendo seu efeito inibitório acima de 90% nos grupos LDE-fármacos e na combinação dos quimioterápicos comerciais de maior dose. O número de metástases foi menor nos grupos de combinação LDE-Fármacos. Os resultados mostraram que a terapia antitumoral combinada LDE-oleato de paclitaxel e LDE-oleato de etoposídeo foi mais eficaz que as terapias isoladas destes fármacos e que a terapia combinada com o paclitaxel e etoposídeo comerciais. / LDE is a cholesterol-rich emulsion with similar composition to the natural lipoproteins. Due to its ability of binding to the Low Density Lipoprotein (LDL) receptors and concentrate in neoplastic cells which present overexpression of these receptors, LDE may be used as vehicle to target antineoplastic drugs against cancer cells. Combined chemotherapy is a therapeutic strategy against cancer that usually uses drugs that act in different parts of cells metabolism, increasing the chances of destruction of the cancer cells. In addition, adverse effects can be reduced when combining agents with different toxicities at lower doses than the usual in single therapy. The major limiting factor in combining the chemotherapeutic agents paclitaxel and etoposide is their side effects such as leukopenia, thrombocytopenia and anemia. The ability of LDE to carry the drug into the cell may bring a strong possibility of combining LDE- paclitaxel oleate and LDE-etoposide oleate without producing the toxic effects observed in the combined use of the commercial formulations of these drugs. The current study was designed to evaluate the effects of combined antitumoral therapy of LDE- paclitaxel oleate and LDE-etoposide oleate in comparison to the combination of commercial paclitaxel and etoposide formulations and to the single therapy with the same LDEagents. Antitumoral activity was determined in melanoma-bearing mice after injection of LDE-paclitaxel oleate 15 mg/kg and LDE-etoposide oleate 10 mg/kg, or commercial paclitaxel 3.75 mg/kg and etoposide 2.5 mg/kg, or commercial paclitaxel 7,5 mg/kg and etoposide 5 mg/kg. Drugs were administered in two protocols: 11º, 13º, 15º; and 11°, 14°, 19° days after tumor implantation. All groups had an increase in the survival rate in comparison to the control group, however LDE combination groups showed reduction in the bone marrow toxicity, since the doses used were 2 and 4 fold greater that in the commercial drugs groups. The tumor growth inhibition rate was greater in both LDE-drugs combination groups and in the higher dosage of paclitaxel and etoposide combination (over 90% in comparisson to the control). There were also great reduction of metastatic nodes in LDE-drugs combination groups in comparison to the commercial drugs combination groups. Our results showed that the antitumor combined therapy of LDE-paclitaxel oleate and LDE-etoposide oleate was more effective than the therapies with LDE-paclitaxel oleate and LDE-etoposide oleate alone, and the combined therapy of commercial paclitaxel and etoposide formulations.

Ao utilizar uma microemulsão lipídica artificial rica em colesterol (LDE), como transportador de fármacos antineoplásicos, é possível aumentar a dose administrada com redução dos efeitos tóxicos. Quando injetada na circulação, a LDE liga-se aos receptores da lipoproteína de baixa densidade (rLDL). Grande parte das células neoplásicas apresenta aumento da expressão dos rLDL, permitindo aumento da concentração da LDE e do fármaco nestes tecidos. Recentemente, o quimioterápico etoposídeo foi associado à LDE através de uma modificação em sua estrutura, sem alterar o efeito citotóxico do fármaco e sendo captado via rLDL. Neste estudo, deu-se continuidade a esta linha, realizando os estudos pré-clínicos, em camundongos, da associação LDE-oleato de etoposídeo. Foram realizados estudos de toxicidade crônica e toxicidade aguda, tendo sido determinadas as doses máximas toleradas (DMT) e doses letais (DL) da LDE-oleato de etoposídeo em comparação com o fármaco comercial. A DMT para a formulação LDE-oleato de etoposídeo é oito vezes maior do que a encontrada para o etoposídeo comercial, enquanto a DL50 é 5,4 vezes menor, o que demonstra uma redução significativa da toxicidade do fármaco após a modificação e associação à LDE. No mesmo modelo animal, foi comparada a eficácia antitumoral das formulações de LDE-oleato de etoposídeo e etoposídeo comercial, através da observação da evolução do crescimento tumoral e porcentagem de sobrevivência. A associação LDE-oleato de etoposídeo mostrou-se mais efetiva em retardar o crescimento tumoral, assim como promoveu aumento da taxa de sobrevida quando, comparado ao etoposídeo comercial. Dessa forma, a associação LDE-oleato de etoposídeo aumentou o índice terapêutico do fármaco. / When using a cholesterol-rich microemulsion (LDE), as an antineoplastic drug transporter, it is possible to increase the administered dose and reduce its side effects. When injected in the circulation, LDE binds to the low density lipoprotein receptors (LDLr). Most of the neoplastics cells has LDLr overexpressed, what leads to LDE and drug concentration in these tissues. Recently, the etoposide was associated to LDE through a modification in its structure, without changing the drug cytotoxic effect and being uptaken by rLDL. This study follows up the LDE-etoposide oleate development, through in mice pre-clinical studies. Chronic toxicity and acute toxicity studies were accomplished to determinate the maximum tolerated doses (MTD) and lethal doses (DL) of LDE-etoposide oleate comparing with the commercial drug. The LDE-etoposide oleate MTD is 8-fold higher than the commercial etoposídeo, while DL50 is 5,4-fold lower, resulting in a significant reduction of the drug toxicity after the modification and association to LDE. In the same animal model, it was compared the antitumoral activity effectiveness of the LDE-etoposide oleate and commercial etoposide, through the observation of the growth tumoral inhibition and survival percentage. The association LDE- etoposide oleate showed to be more effective in inhibit the tumoral growth and promoted increase of the median survival as compared to the commercial etoposide. In conclusion, the association LDE-etoposide oleate increased the therapeutic index of the drug.