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Desenvolvimento e aplicação de biomateriais teranósticos: avaliação da resposta celular às nanopartículas fluorescentes de fosfatos de cálcio dopados com lantanídeos e magnésio e da sua aplicabilidade como vetores não-virais para terapia gênica

Processo: 18/18928-3
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Pesquisa
Vigência (Início): 26 de fevereiro de 2019
Vigência (Término): 25 de agosto de 2019
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Flávia Rodrigues de Oliveira Silva
Beneficiário:Flávia Rodrigues de Oliveira Silva
Anfitrião: Pall Thordarson
Instituição-sede: Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). Secretaria de Desenvolvimento Econômico (São Paulo - Estado). São Paulo, SP, Brasil
Local de pesquisa : University of New South Wales (UNSW), Austrália  
Vinculado ao auxílio:17/50332-0 - Capacitação científica, tecnológica e em infraestrutura em radiofármacos, radiações e empreendedorismo a serviço da saúde (PDIp), AP.PDIP
Assunto(s):Terapia genética   Elementos da série dos lantanídeos   Fosfatos de cálcio   Luminescência

Resumo

Agentes teranósticos têm surgido como uma poderosa modalidade multifuncional para conciliar as estratégias terapêuticas e diagnósticas em uma única partícula tudo-em-um. A versatilidade destas estruturas baseadas em nanomateriais encontra grande aplicabilidade no campo da terapia gênica, que é uma abordagem terapêutica que pode, teoricamente, ser usada para o tratamento e prevenção de qualquer doença. Trata-se de uma técnica baseada na transfecção de genes terapêuticos para substituir ou silenciar genes defeituosos. O maior desafio da terapia gênica é o transporte bem-sucedido dos ácidos nucléicos ao seu destino. Diferentes veículos carreadores têm sido investigados, sendo a grande maioria baseado em vírus, que embora eficientes, seu envelope proteico traz sérias limitações devido à biosegurança. Um vetor não-viral sintético na forma de nanopartícula oferece uma alternativa atraente e promissora. Estudos têm demonstrado alta eficiência e biocompatibilidade das nanopartículas de fosfatos de cálcio (CaP), na forma de HA e ²-TCP, como vetores quando comparados a outros carreadores de genes não virais. O íon cálcio do vetor CaP protege o gene contra a degradação e facilita a entrega do ácido nucléico no núcleo da célula alvo. A grande dificuldade no uso dos vetores CaP é a síntese de partículas homogêneas e monodispersas, de tamanho nanométrico (10 a 200nm), em condições que permitam a complexação dos genes terapêuticos ao vetor CaP. Nesse contexto, o desenvolvimento de CaPs dopados com Lantanídeos e/ou Magnésio é muito interessante, pois substituindo o Ca2+, o Mg2+ e o Ln3+ permitem a obtenção de nanopartículas menores devido ao raio atômico menor e carregadas positivamente, facilitando a complexação com o gene e, ainda, o Ln3+ torna o biomaterial um vetor fluorescente que possibilita o seu bioimageamento in vitro e in vivo, monitorando a entrega do ácido nucléico, tornando-o um material teranóstico multifuncional.A observação direta da interação celular com esses nanomateriais requer a utilização de técnicas microscópicas, com destaque para a microscopia de fluorescência multifotônica com super-resolução óptica com depleção via emissão estimulada (STED) , que além de possibilitar a elucidação de processos celulares em nível molecular, ela ainda permite analisar as células vivas, em tempo real, monitorando as nanopartículas individualmente no interior da célula através da sua fluorescência intrínseca, graças às propriedades luminescentes pela dopagem com os Ln3+, oferecendo a oportunidade de maiores elucidações acerca desses eventos intracelulares e da resposta celular aos vetores não-virais de CaP.Esta solicitação de bolsa de pesquisa no exterior tem como objetivo o estudo da interação celular com as nanopartículas de fosfatos de cálcio puros e dopados com Lantanídeos e/ou Magnésio, com a finalidade de entender como as células lidam e interagem com os nanomateriais, acompanhando desde a internalização das partículas, bem como a sua biodisponibilidade, biodistribuição, e processamento intracelular, através de técnicas microscópicas de fluorescência de alta resolução. A compreensão da resposta celular desencadeadas por novos biomateriais é parte essencial para o desenvolvimento e aprimoramento de agentes teranósticos. Para atingir esse objetivo, os primeiros passos devem envolver estudos moleculares sobre interações nanopartículas-células, endocitose, tráfego intracelular e resposta celular a estes materiais.Esta solicitação de bolsa de pesquisa no exterior é parte do já outorgado projeto FAPESP PDIP 2017/50332-0, título: Capacitação científica, tecnológica e em infraestrutura em radiofármacos, radiações e empreendedorismo a serviço da saúde, aprovado sob a coordenação do Dr Marcelo Linardi, com vigência de 01/04/2018 a 31/03/2020, sendo essa bolsa de Pesquisa no Exterior aqui solicitada já contemplada para a requisitante (Flávia R. O. Silva), para o desenvolvimento de parte desse sub-projeto, por 6 meses, na UNSW.