Design de sistemas híbridos a base de sílica porosa e alginato para aplicações médicas

• Processo: 12/08677-7
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Vigência (Início): 01 de setembro de 2012
• Vigência (Término): 30 de setembro de 2013
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química
• Pesquisador responsável: Nelson Eduardo Duran Caballero
• Beneficiário: Amauri Jardim de Paula
• Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Nanobiotecnologia Alginatos Melanoma Violaceína Hidrogéis

Resumo

As nanoestruturas porosas de sílica atuando como veículos moleculares são apontadas como protagonistas de uma possível revolução em várias áreas vinculadas à biologia e medicina, hoje incorporadas dentro do termo "nanobiotecnologia". A maioria dos desafios inicialmente colocados para a compatibilização desses nanomateriais com o meio aquoso (base dos meios biológicos) foi recentemente ultrapassada com a síntese de nanopartículas porosas e coloidais de sílica, hierarquicamente funcionalizadas com grupos hidrofílicos e hidrofóbicos, com alto valor de área de superfície (~1000 m2/g), volume de poros (~1,5 cm3/g) e alta estabilidade coloidal. Esse conjunto de características e propriedades apresentado abriu perspectivas envolvendo o uso desse sistema em várias aplicações, servindo como veículo para dispersão e liberação de moléculas hidrofóbicas em meio aquoso. Considerando essas nanoestruturas produzidas já como plataformas tecnológicas e acompanhando o desenvolvimento da nanobiotecnologia, adentramos agora em outro paradigma que aborda a construção de arquiteturas mais complexas, e este está pautado na produção dos nanomateriais sob a premissa da aplicação. Nesse novo paradigma da nanobiotecnologia, a relevância dos fenômenos manifestados na interface nanoestrutura/meio biológico já está sendo reconhecida, e suas conseqüências serão necessariamente avaliadas para cada aplicação possível. Portanto, o microambiente químico de superfície passa a ser tão ou mais importante que as próprias características intrínsecas ao nanomaterial usado: cristalinidade, morfologia, pureza, porosidade, etc. Conseqüentemente, nessa nova etapa, a funcionalização superficial de nanoestruturas emerge como processo central para o avanço da área. Observando a ordem de tamanho e o comportamento fluído e dinâmico das entidades químicas que compõem a matéria mole ("soft-matter"), a produção de sistemas híbridos contendo nanopartículas porosas de sílica recobertas com biopolímeros surge como uma rota promissora de compatibilização das nanoestruturas nos meios biológicas. Nesse contexto, o ácido algínico (polissacarídeo extraído de algas) se apresenta como um candidato natural para tal finalidade. Dentre as possibilidades, o presente projeto foca a formação de nanopartículas de sílica recobertas com o biopolímero (nanoestruturas do tipo casca-caroço) e hidrogéis de alginato incorporados com as nanopartículas (compósitos). As escolhas são justificadas por vários argumentos científicos e tecnológicos: aumento da biocompatibilidade das nanopartículas de sílica; vasta gama de opções de ligação química (covalentes e não covalentes) entre a sílica e o alginato; amplo controle das propriedades reológicas das suspensões das nanoestruturas casca-caroço e das propriedades mecânicas dos compósitos de hidrogel; e possibilidade de controle de liberação do princípio ativo (molécula hidrofóbica) presente nos poros das nanopartículas de sílica em função dos parâmetros utilizados para a formação dos sistemas híbridos. Os materiais serão produzidos objetivando sua utilização no tratamento de melanomas cutâneos (tipo de câncer de pele). Para isso, o projeto contará com as propriedades antitumorais da violaceína (molécula hidrofóbica produzida por bactérias do rio Negro), que será incorporada nos poros da sílica. Através das vantagens oferecidas pelo uso dessas nanoestruturas como plataforma, objetiva-se gerar materiais com perspectivas reais de inovação tecnológica. Os resultados obtidos através do projeto poderão ser extrapolados para várias outras possíveis aplicações, uma vez que os sistemas híbridos podem ser considerados como veículos para qualquer outro tipo de molécula hidrofóbica. Além disso, pretende-se dar um passo científico importante no entendimento das interações biológicas existentes entre os sistemas híbridos produzidos (nanopartículas casca-caroço e compósitos) e os meios envolvidos na via de aplicação, mais especificamente a pele e o sistema sanguíneo.