Evaluación de la interacción fisicoquímica de los antioxidantes naturales coumestrol y morina con albúmina para el desarrollo de nanovehículos

Abstract

Diversos estudios han demostrado que antioxidantes de distinta naturaleza pueden interactuar con proteínas, pudiendo modificar tanto la biodisponibilidad del antioxidante como sus efectos en el organismo, así como alterar la estabilidad de la proteína. Por otra parte, la nanotecnología ha demostrado un enorme potencial para mejorar la biodisponibilidad y estabilidad de compuestos bioactivos de baja solubilidad en agua. En particular, las nanopartículas de albúmina son un vehículo prometedor para el suministro de compuestos bioactivos, debido a que presentan ventajas como la alta estabilidad química, biocompatibilidad, biodegradabilidad, baja toxicidad e inmunogenicidad. El objetivo de este trabajo es dilucidar si la magnitud de la interacción entre antioxidantes y la proteína albúmina es relevante en la estabilidad fotoxidativa de estos compuestos y, en base a esta información, desarrollar nanopartículas de albúmina como un promisorio nanovehículo de estos antioxidantes. Diversas metodologías se emplean para estudiar la interacción de compuestos bioactivos y proteínas. Entre estas técnicas, destacan la Espectroscopía de Fluorescencia, que permite evaluar la interacción en solución y la Resonancia de Plasmón Superficial (SPR) que permite evaluar la interacción con la proteína inmovilizada en una superficie. Al evaluar en forma preliminar la estabilidad oxidativa de isoflavonas mediante una metodología HPLC desarrollada, el compuesto que presenta menor estabilidad es genisteína. Posteriormente, se evaluó la interacción de diversos polifenoles (genisteína, quercetina, canferol, morina y coumestrol) con albúmina de suero bovino (BSA) mediante Espectroscopía de Fluorescencia y Resonancia de Plasmón Superficial. Coumestrol presenta la mayor afinidad por BSA. Morina tiene mayor afinidad por BSA en comparación a los otros flavonoles, posiblemente por efecto del pKa de su hidroxilo más ácido en 2´, y los flavonoles a su vez tienen más afinidad que isoflavonas. Al evaluar la estabilidad de morina y coumestrol frente a oxidación cuando estos compuestos bioactivos están interactuando con BSA, los resultados muestran que esta interacción disminuye la degradación tanto de morina como de coumestrol, evidenciando el efecto protector de la proteína. Finalmente, se desarrollaron y caracterizaron nanopartículas de albúmina (BSA) cargadas con coumestrol y morina. Al desarrollar estos nanovehículos, se obtuvieron nanopartículas de tamaño, homogeneidad y eficiencia de incorporación adecuadas, siendo un promisorio nanovehículo para el transporte de estas moléculas y la protección frente a especies oxidantes.

Several studies have shown that antioxidants of a different nature can interact with proteins, being able to modify both the bioavailability of the antioxidant and its effects on the body, as well as alter the stability of the protein. On the other hand, nanotechnology has shown enormous potential to improve the bioavailability and stability of bioactive compounds with low solubility in water. In particular, albumin nanoparticles are a promising vehicle for the delivery of bioactive compounds, due to their advantages such as high chemical stability, biocompatibility, biodegradability, low toxicity and immunogenicity. The objective of this work is to determine if the magnitude of the interaction between antioxidants and the protein albumin is relevant in the photo-oxidative stability of these compounds and, based on this information, to develop albumin nanoparticles as a promising nanovehicle for these antioxidants. Various methodologies are used to study the interaction of bioactive compounds and proteins. These techniques include Fluorescence Spectroscopy, which allows evaluating the interaction in solution, and Surface Plasmon Resonance (SPR), which allows evaluating the interaction with the protein immobilized on a surface. When preliminarily evaluating the oxidative stability of isoflavones using a developed HPLC methodology, the compound that presents less stability is genistein. Subsequently, the interaction of various polyphenols (genistein, quercetin, kaempferol, morin and coumestrol) with bovine serum albumin (BSA) was evaluated by Fluorescence Spectroscopy and Surface Plasmon Resonance. Coumestrol has the highest affinity for BSA. Morin has a higher affinity for BSA compared to the other flavonols, possibly due to the pKa effect of its more acidic 2' hydroxyl, and flavonols in turn have a higher affinity than isoflavones. When evaluating the stability of morin and coumestrol against oxidation, when these bioactive compounds are interacting with BSA, the results show that this interaction decreases the degradation of both morin and coumestrol, evidencing the protective effect of the protein. Finally, albumin nanoparticles (BSA) loaded with coumestrol and morin were developed and characterized. By developing these nanovehicles, nanoparticles of adequate size, homogeneity and efficiency of incorporation were obtained, being a promising nanovehicle for the transport of these molecules and protection against oxidizing species.