El cáncer es una de las causas más comunes de mortalidad, y sus diversos métodos de tratamiento pueden presentar muchos desafíos para los pacientes. Como uno de los tratamientos contra el cáncer más utilizados, la quimioterapia puede resultar en diversos efectos secundarios. La falta de entrega de medicamentos dirigida a los tejidos tumorales puede aumentar la posibilidad de daño a los tejidos sanos, con la disfunción correspondiente. En el presente estudio, se desarrolló y optimizó una formulación óptima de niosomas cargados de curcumina con una cubierta de alginato de calcio (AL-NioC) mediante un diseño de Box-Behnken de tres niveles, en términos de dimensión y eficiencia de carga de fármaco. Los niosomas fueron caracterizados por microscopía electrónica de transmisión, espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier y dispersión de luz dinámica. Los niosomas formulados mostraron una excelente estabilidad durante hasta 1 mes a 4 grados Celsius. Además, la formulación niosomal demostró una liberación dependiente del pH; un perfil de liberación lenta en pH fisiológico (7.4) y una tasa de liberación más significativa en condiciones ácidas (pH = 3). Los estudios de citotoxicidad mostraron una alta compatibilidad de AL-NioC hacia las células normales MCF10A, mientras que se observó una toxicidad significativa en las células de cáncer de mama MDA-MB-231 y SKBR3. Los estudios de expresión génica de las células cancerosas mostraron una regulación a la baja de los genes Bcl2, ciclina D y ciclina E, así como una regulación al alza de la expresión de los genes P53, Bax, caspasa-3 y caspasa-9 tras el tratamiento diseñado. Los estudios de citometría de flujo confirmaron un aumento significativo en la tasa de apoptosis en presencia de AL-NioC en ambas células MDA-MB-231 y SKBR3 en comparación con otras muestras. En general, los resultados de este estudio demostraron que, gracias a su biocompatibilidad hacia las células normales, la formulación AL-NioC puede entregar de manera eficiente medicamentos hidrofóbicos a las células cancerosas objetivo mientras reduce los efectos secundarios.