Polymeric micelles and molecular modeling applied to the development of radiopharmaceuticals

Abstract

Micelles composed of amphiphilic copolymers linked to a radioactive element are used in nuclear medicine predominantly as a diagnostic application. A relevant advantage of polymeric micelles in aqueous solution is their resulting particle size, which can vary from 10 to 100 nm in diameter. In this review, polymeric micelles labeled with radioisotopes including technetium (99mTc) and indium (111In), and their clinical applications for several diagnostic techniques, such as single photon emission computed tomography (SPECT), gamma-scintigraphy, and nuclear magnetic resonance (NMR), were discussed. Also, micelle use primarily for the diagnosis of lymphatic ducts and sentinel lymph nodes received special attention. Notably, the employment of these diagnostic techniques can be considered a significant tool for functionally exploring body systems as well as investigating molecular pathways involved in the disease process. The use of molecular modeling methodologies and computer-aided drug design strategies can also yield valuable information for the rational design and development of novel radiopharmaceuticals.<br>Micelas poliméricas compostas de copolímeros ligadas a um elemento radioativo são utilizadas em Medicina Nuclear com aplicação predominantemente diagnóstica. A vantagem relevante da utilização de micelas poliméricas em solução aquosa é o tamanho de suas partículas, as quais podem variar de 10 a 100 nm de diâmetro. Neste trabalho de revisão são apresentadas micelas poliméricas marcadas com radioisotopos, como tecnécio-99m (99mTc) e índio-111 (111In), assim como suas aplicações clínicas em técnicas de diagnóstico como Tomografia por emissão de Fóton Único (Single photon Emission Computed Tomography - SPECT), cintilografia, e Ressonância Magnética Nuclear (RMN). Neste contexto, sua aplicação em diagnóstico de sistema linfático e linfonodo sentinela recebe atenção especial. O emprego de técnicas de diagnóstico pode ser considerado uma ferramenta importante para a exploração de sistemas no organismo humano assim como para a investigação de caminhos moleculares envolvidos nos processos de diversas doenças. O uso de metodologias de modelagem molecular e estratégias de desenvolvimento de fármacos assistidas computacionalmente também pode fornecer informações valiosas para o planejamento e o desenvolvimento racional de novos radiofármacos

Synthesis, characterization and radiolabeling of polymeric nano-micelles as a platform for tumor delivering

“…A serious issue faced using this delivery platform is the disruption after dilution in a larger volume, such as bloodstream dilution. Consequently, copolymers with high CMC values might dissociate and release their content before reaching the targeting tissue [33,34]. Therefore, CMC values found in this study suggest that PM will remain stable even after diluting in a blood volume of a normal 70 kg-human (approximately 5 L).…”

Development of polymeric colloidal nanocarrier based on maltodextrin

“…These systems have the potential to improve the therapeutic index of currently used drugs and may increase their efficacy, may reduce their toxicity or may enhance their bioavailability (GRALLERT et al, 2012). They can also modify the solubility and the stability of drugs, allowing the development of novel chemical entities which were formerly rejected in pre-clinical or clinical phases due to their inappropriate pharmacokinetics or biochemical profile (GRALLERT et al, 2012).…”

“…These systems have the potential to improve the therapeutic index of currently used drugs and may increase their efficacy, may reduce their toxicity or may enhance their bioavailability (GRALLERT et al, 2012). They can also modify the solubility and the stability of drugs, allowing the development of novel chemical entities which were formerly rejected in pre-clinical or clinical phases due to their inappropriate pharmacokinetics or biochemical profile (GRALLERT et al, 2012). Moreover, nanocarrier systems can facilitate the development of multifunctional polymeric systems for targeted drug delivery (NASONGKLA et al, 2006), combination therapy (LARINA, 2005) or systems for usage in theranostics (ALEXIS et al, 2008).…”

Avaliação da contribuição de copolímero de bloco PEG/PPG na estabilidade coloidal de nanocarreadores

“…Copolímeros de bloco que formam micelas como o polietilenoglicol/polipropilenoglicol (PEG/PPG) apresentam-se como uma alternativa interessante para incorporação na matriz encapsulante desses NPC devido a sua facilidade de solubilização e sua biocompatibilidade com sistemas biológicos (GRALLERT, 2012). Esses copolímeros possuem uma molécula anfifílica composta por uma cabeça hidrofílica (PEG) e uma cauda hidrofóbica (PPG) que pode ser utilizado como surfactante não iônico (BASF, 2004).…”

“…Essa estrutura molecular confere ao copolímero PEG/PPG a propriedade de formação de micelas, o que possibilita seu uso como um emulsificante do tipo não iônico para estabilização de emulsões (GRALLERT, 2012 Na pré-emulsificação uma fase aquosa contendo os polímeros encapsulantes, incluindo o copolímero PEG/PPG (Sigma) e cloreto de sódio (Dinamica), devidamente solubilizados, foi misturada, com auxílio de agitação mecânica, a uma fase silofílica constituída de um silicone fluído (polidimetilsiloxano -D'Altomare) e um emulsificante de silicone (SF1540®_ Momentive). As formulações processadas seguem detalhadas na Tabela 1.…”