"Conversores de Energia à Base de Nanopartículas Luminescentes para Fotobioestimulação em Fibroblastos: Perspectivas em Optogenética e Biofotônica"

• Processo: 25/21110-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2029
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Rogéria Rocha Gonçalves
• Beneficiário: Ana Beatriz Acosta
• Instituição Sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/08111-2 - Materiais conversores de luz à base de terras raras: marcadores luminescentes, sensores e amplificadores ópticos, AP.TEM
• Assunto(s): Biofotônica Elementos da série dos lantanídeos Luminescência Nanopartículas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biofotônica | Lantanídeos | luminescência | Nanopartículas | Materiais funcionais avançados

Resumo

A optogenética constitui uma das fronteiras mais inovadoras da medicina contemporânea, ao possibilitar o controle da atividade celular e tecidual por meio da fotobioestimulação. Essa tecnologia tem especial relevância em áreas estratégicas como (i) a neurociência, em que proteínas sensíveis à luz (opsinas) permitem a ativação seletiva de neurônios, abrindo caminho para terapias de distúrbios neurológicos, e (ii) a engenharia tecidual, em que a estimulação luminosa de células cutâneas pode auxiliar em processos regenerativos e terapêuticos, entre outras. Contudo, a baixa penetração da luz visível em tecidos biológicos limita severamente a aplicação in vivo dessas estratégias.A conversão ascendente de energia (upconversion) realizada por nanopartículas dopadas com lantanídeos (UCNPs) oferece uma abordagem inovadora para superar a limitada penetração da luz visível em tecidos biológicos. Neste projeto, serão sintetizadas e otimizadas UCNPs baseadas em fluoretos de terras raras (NaLnF4) dopados com íons lantanídeos (Yb3+, Nd3+, Er3+, Tm3+), com arquitetura núcleo@casca e alta eficiência quântica de emissão, capazes de converter radiação no infravermelho próximo (NIR) em luz azul/verde adequada para ativação de opsinas endógenas. As partículas serão incorporadas em arcabouços híbridos impressos em 3D contendo fibroblastos, formando plataformas biofotônicas. As propriedades morfológicas, estruturais e espectroscópicas dos compósitos serão cuidadosamente avaliadas para correlacionar eficiência de emissão, biocompatibilidade e resposta celular. A fotoestimulação mediada por NIR será empregada para modular vias de sinalização associadas à atividade de opsinas (como OPN3) em fibroblastos, com potencial para controlar remodelamento da matriz extracelular, síntese de colágeno e processos regenerativos. Essa estratégia propõe uma nova geração de dispositivos biomédicos capazes de acionar respostas celulares específicas de maneira não invasiva, com aplicações promissoras em cicatrização dirigida, engenharia de tecidos e terapias dérmicas e epidérmicas personalizadas