Albumina do soro bovino como nanocarreador de curcumina

Abstract

A curcumina exibe diversas atividades biológicas, mas suas características de baixa solubilidade e pouca estabilidade termodinâmica limitam sua biodisponibilidade. Portanto, é indispensável estudar sua interação com a albumina do soro bovino (BSA), que é conhecida por aumentar a solubilidade e estabilidade de compostos hidrofóbicos em diversas formulações. Neste trabalho estudou-se a interação entre a curcumina e a BSA em suas conformações nativa e desnaturada, em pH 7,0, por meio de diferentes técnicas analíticas, e avaliou- se a cinética de fotodegradação da curcumina na presença da BSA. Pela análise de espectroscopia de fluorescência (EF) e de calorimetria de titulação isotérmica (ITC) os valores da constante de ligação (K a ) entre a proteína e o composto bioativo obtidos foram na ordem de 10 5 L.mol -1 , enquanto que por ressonância plasmônica de superfície (RPS) esse valor foi 3,88x10 3 L.mol -1 . Essas diferenças são explicadas pelas limitações apresentadas por cada técnica. O experimento de competição realizado indicou que a curcumina compete com os marcadores utilizados pelos sítios I, II e III da BSA. Os valores obtidos para ΔH° por EF (-8,67 kJ.mol -1 ) e por ITC (-29,11 kJ.mol -1 ) indicaram que o processo de formação dos complexos foi exotérmico. Nos estudos com a BSA desnaturada houve um ligeiro aumento nos valores de K a (4,53x10 5 L.mol -1 e 2,00x10 6 L.mol -1 , obtidos por EF e ITC, respectivamente, a 25 °C), comparados aos valores encontrados com a BSA nativa, o que indicou que há outros locais na BSA para ligação da curcumina além dos mostrados no experimento de competição. O perfil termodinâmico foi semelhante ao obtido para a conformação nativa, mas ΔH° foi mais negativo (- 16,12 kJ.mol -1 e -42,63 kJ.mol -1 , por EF e ITC, respectivamente), indicando que a mudança de conformação da BSA proporcionou uma interação mais exotérmica. No experimento de fotodegradação, à medida que a concentração de BSA aumentou, os valores da constante de degradação (K d ) da curcumina diminuíram exponencialmente e seu tempo de meia-vida (t 1/2 ) aumentou linearmente, o que indicou que a BSA protege a curcumina da fotodegradação. Esse trabalho contribui para um conhecimento mais aprofundado da interação intermolecular entre curcumina e BSA por trazer resultados obtidos por técnicas com diferentes fundamentos e parâmetros cinéticos da degradação da curcumina na presença de diferentes concentrações de BSA, o que ainda era ausente na literatura, fornecendo informações importantes para o sucesso da aplicação tecnológica da curcumina em diferentes formulações.

Curcumin exhibits various biological activities, but its low solubility and stability characteristics limit its bioavailability. Therefore, it is indispensable to study its interaction with bovine serum albumin (BSA), which can increase the solubility and stability of several hydrophobic compounds in various formulations. Here, we studied the interaction between curcumin and BSA in its native and denatured conformations, at pH 7.0, was studied through different analytical techniques, and the kinetics of curcumin photodegradation was evaluated in the presence of BSA. By the analysis of fluorescence spectroscopy (FS) and isothermal titration calorimetry (ITC) the values of the binding constant (K a ) between the protein and the bioactive compound obtained were in the order of 10 5 L.mol -1 , whereas by surface plasmonic resonance (SPR), this value was 3.88x10 3 L.mol -1 . These differences are explained by the limitations presented by each technique. The competition experiment performed indicated that curcumin competes with the markers used by sites I, II and III of the BSA. The values obtained for ΔH ° by FS (-8.67 kJ.mol -1 ) and by ITC (-29.11 kJ.mol -1 ) indicated that the process of forming the complexes was exothermic. In the studies with denatured BSA there was a slight increase in K a values (4.53x10 5 L.mol -1 and 2.00x10 6 L.mol -1 , obtained by FS and ITC, respectively, at 298 K), compared to the values found with the native BSA, which indicated that there are other BSA sites for curcumin binding in addition to those shown in the competition experiment. The thermodynamic profile was like that obtained for the native conformation, but ΔH ° was more negative (- 16.12 kJ.mol -1 and -42.63 kJ.mol -1 , by FS and ITC, respectively), indicating that the change in conformation of the BSA provided a more exothermic interaction. In the photodegradation experiment, as the BSA concentration increased, the values of the curcumin degradative constant (K d ) decreased exponentially and its half-life (t 1/2 ) increased linearly, which indicated that BSA protected the curcumin from photodegradation. This work contributes to a more deepened knowledge of the intermolecular interaction between curcumin and BSA by bringing results obtained by techniques with different fundamentals and kinetic parameters of curcumin degradation in the presence of different BSA concentrations, which was still absent in the literature, providing important information to the success of the technological application of curcumin in different formulations.