Orientador: Lucimara Gaziola de La Torre

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: Carreadores não-virais, especialmente os baseados em lipídeos, têm sido bastante utilizados como sistemas de liberação sustentada de genes e fármacos para o tratamento de doenças no âmbito das terapias medicamentosa e gênica. Dentre os métodos de obtenção, o campo da microfluídica viabiliza...

Resumo: Carreadores não-virais, especialmente os baseados em lipídeos, têm sido bastante utilizados como sistemas de liberação sustentada de genes e fármacos para o tratamento de doenças no âmbito das terapias medicamentosa e gênica. Dentre os métodos de obtenção, o campo da microfluídica viabiliza a produção de sistemas nanoparticulados uniformes e em processos reprodutíveis. Nesse contexto, esse trabalho visou desenvolver processos microfluídicos para a produção de micro e nanocarreadores lipídicos, compreendendo lipossomas catiônicos funcionalizados com polietilenoglicol (PEG) (stealth) e, ainda, microbolhas revestidas por lipídeos. Na primeira etapa desse projeto, por meio de dispositivos microfluídicos baseados em focalização hidrodinâmica, verificou-se que o aumento da força iônica levou à alteração do mecanismo de auto-agregação lipídica, evitando a formação de micelas e promovendo a síntese de lipossomas catiônicos stealth (SCL) (contendo 1% de lipídeo DSPE-PEG2000) monodispersos. Condições de elevada força iônica resultaram na formação de SCL com diâmetro médio em torno de 140 nm e índice de polidispersidade (PDI) abaixo de 0,2. Os SCL foram caracterizados através das técnicas de espalhamento de raios X a baixo ângulo (SAXS) e criomicroscopia eletrônica de transmissão (cryo-TEM), indicando a formação de SCL multilamelares concomitantemente ao aumento da força iônica. Por fim, estudou-se a complexação destes nanocarreadores lipídicos com material genético (DNA plasmidial) e avaliou-se a capacidade de entrega gênica a partir da transfecção em células de câncer de próstata (PC3) e em células normais do epitélio da próstata (PNT2). Na segunda etapa desse trabalho, diferentes dispositivos microfluídicos foram estudados para formação de microbolhas estabilizadas por lipídeos. Investigou-se a influência dos parâmetros de processo para otimização da produção de microbolhas monodisperas, visando futuras aplicações como agentes de contraste para imagem ultrassônica ou como vetores de liberação gênica. Assim, este estudo contribuiu para a fundamentação fenomenológica e para o desenvolvimento de processos microfluídicos para síntese de carreadores lipídicos. Esta tecnologia destaca-se como ferramenta promissora para diversas aplicações na área da nanomedicina

Abstract: Non-viral carriers, especially lipid-based ones, have been used as sustained drug and gene delivery systems for the treatment of diseases in the fields of drug and gene therapy. Among the production methods, microfluidic platforms allow the synthesis of nanoparticulate systems with uniform...

Abstract: Non-viral carriers, especially lipid-based ones, have been used as sustained drug and gene delivery systems for the treatment of diseases in the fields of drug and gene therapy. Among the production methods, microfluidic platforms allow the synthesis of nanoparticulate systems with uniform properties in reproducible processes. In this context, this work aimed at developing microfluidic processes for production of lipid-based micro and nanocarriers, regarding cationic liposomes functionalized with poly(ethylene glycol) (PEG) (stealth) and lipid-coated microbubbles. In the first phase of this project, through microfluidic devices based on hydrodynamic focusing, we discovered that the increase in ionic strength leads to the modulation of lipid self-assembly mechanism, preventing micelle formation and promoting the synthesis of monodisperse stealth cationic liposomes (SCL) (with 1% of DSPE-PEG2000 lipid). High ionic strength conditions resulted in SCL with mean diameter of 140 nm and polydispersity index (PDI) lower than 0.2. The SCL were further characterized by small-angle X-ray scattering (SAXS) and transmission electron cryomicroscopy (cryo-TEM) techniques, indicating the formation of multilamellar SCL concomitantly to the increase in ionic strength. Finally, we studied the complexation of these lipid nanocarriers with genetic material (plasmidial DNA) and we assessed their gene delivery ability in terms of transfection efficiency in prostate cancer cells (PC3) and normal prostate epithelium cells (PNT2). In the second stage of this project, different microfluidic devices were studied for the formation of monodisperse lipid-stabilized microbubbles. We investigated the influence of process parameters for the optimization of monodisperse microbubbles production, aiming at future applications as ultrasound contrast agents and as gene delivery vectors. Thus, this study contributed to the phenomenological understanding and to the development of microfluidic processes for synthesis of lipid carriers. This technology stands out as a promising tool for different applications in the field of nanomedicine

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