Microfluidic hydrogel-based biomaterials designed for the delivery of gene-loaded lipid-based nanocarriers

Autor(es)

Bruna Gregatti de Carvalho

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química
• Data de defesa: 2023-03-22

Membros da banca

Lucimara Gaziola de la Torre; Angela Maria Moraes; Rosiane Lopes da Cunha; Marlus Chorilli; Micaela Tamara Vitor

• Orientador: Sang Won Han; Lucimara Gaziola de la Torre

Resumo

A terapia gênica é realizada com a transferência de ácidos nucléicos (DNA e RNAs) in vivo ou ex vivo nas células alvo, sendo um dos seus maiores desafios o desenvolvimento de estratégias capazes de melhorar os baixos níveis de transferência e expressão gênica. O nível de expressão gênica depende principalmente da eficiência da entrega desses materiais no interior das células, que requer a utilização de sistemas de entrega e liberação, assim como os nanovetores lipídicos não-virais e os biomateriais gene-ativados (microgéis e matrizes à base de microgéis). Nesse contexto, o presente trabalho visou a síntese de biomateriais gene-ativados por meio da incorporação de nanovetores lipídicos não-virais. Os microgéis foram obtidos via processo microfluídico de gotas, no qual é possível controlar tamanho, polidispersidade e formato. O presente trabalho foi dividido em três diferentes estratégias de incorporação: (A) encapsulação, (B) recobrimento superficial e (C) processo hibrído: encapsulação e recobrimento. Na primeira estratégia de pesquisa (A), microgéis híbridos, alginato (ALG) /fibroína de seda (FS), ALG /sulfato de condroitina (SC) e ALG/FS/SC foram sintetizados e encapsulados com nanopartículas (NPs) de diferentes hidrofobicidades. Quando na presença de FS os microgéis mantiveram alta eficiência de encapsulação de NPs hidrofobicas (83-98%), por outro lado a presença de SC permitiu a encapsulação de NPs com caráter mais hibrofílico (85%) melhorando a cinética de liberação. Na segunda estratégia (B), microgéis funcionais para entrega de material genético e cultura in vitro foram desenvolvidas via processo microfluídico e aplicação da técnica layer-by-layer. Os microgéis híbridos ALG / SC recobertos com poli-lisina (PLL), cloridrato de polialilamina (PAH) e CS, (ALG/SC) PLL/PAH/CS, permitiram a adesão e proliferação celular. Por fim, a terceira estratégia (C) consistiu no desenvolvimento de matrizes microporosas mRNA-ativadas a partir de microgéis de gelatina metacrilada (GelMA) e incorporação de vetores lipídicos carreados com RNA mensageiro (mRNA-eGFP LP). A entrega intracelular do mRNA foi alcançada por meio da liberação dos nanocomplexos, LP-mRNA, e pela infiltração, adesão, e proliferação celular nos microporosos das matrizes mRNA-ativadas. Além do mais, nesse trabalho, dois vetores lipídicos não-virais híbridos foram desenvolvidos e modificados para adaptação as matrizes poliméricas: (i) pseudo-ternário composto de lipossomas catiônicos (CL), pDNA e SC, (CL-pDNA)-SC e (ii) nanopartículas catiônicas hibridas formadas por lipídios e polímero (cLPHNPs). Nessa etapa, as propriedades coloidais e estabilidade dos vetores não-virais foram extensivamente estudadas e reportadas. Assim, o presente trabalho contribuiu para o desenvolvimento de estratégias inovadoras para a criação de biomaterias gene-ativados, atuando nas áreas de microfluídica de gotas, layer-by-layer, nanobiotecnologia, entrega de genes (pDNA e mRNA) e engenharia tecidual (AU)

• Processo FAPESP: 18/18523-3 - Síntese de micropartículas poliméricas via processo microfluídico de gotas para a liberação sustentada de vetores não virais aplicados em terapia gênica.
• Beneficiário: Bruna Gregatti de Carvalho
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto