Orientadores: Lucimara Gaziola de la Torre, Marcelo Bispo de Jesus

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: Este trabalho teve como objetivo o estudo da síntese de nanopartículas de Poli(?-amino éster) (PBAE) e DNA para futuras aplicações em terapia gênica. Nesta pesquisa, foi sintetizado o PBAE 557 com massa molar média de 3 kDa. A produção das nanopartículas foi realizada através da complexação...

Resumo: Este trabalho teve como objetivo o estudo da síntese de nanopartículas de Poli(?-amino éster) (PBAE) e DNA para futuras aplicações em terapia gênica. Nesta pesquisa, foi sintetizado o PBAE 557 com massa molar média de 3 kDa. A produção das nanopartículas foi realizada através da complexação eletrostática entre o PBAE e DNA em método convencional bulk (escala laboratorial) e também em microfluídica. Para isso, a metodologia bulk foi padronizada quanto à ordem de adição dos reagentes, tipo de mistura, tipo de pipetagem para adição dos componentes, razão mássica entre PBAE e DNA, tempo de complexação e crioprotetor para liofilização. Na microfluídica, foram exploradas configurações de processo e tratamento de superfície do dispositivo a fim de minimizar os efeitos de precipitação. A partir da configuração com uma corrente de água central, uma corrente lateral de DNA e a outra de PBAE, foi investigada a influência do método de mistura nas propriedades das nanopartículas através de dispositivos que possuem a difusão como controladora do processo ou a advecção caótica. Para nanopartículas de PBAE/DNA, concluiu-se que a mistura deve ocorrer de forma lenta e ordenada, em que prevalece a difusão. Além disso, uma geometria simples que apresenta pequeno tempo de residência e baixo índice de mistura é suficiente para organizar as moléculas inicialmente antes da mistura se completar em bulk, gerando nanopartículas com boas características físico-químicas e biológicas. O estudo do impacto das variáveis operacionais, como velocidade de escoamento e proporção entre as correntes comprovou que a síntese das nanopartículas deve se processar de forma lenta e evitando o contato direto entre os reagentes, o que foi verificado através da obtenção do diâmetro, índice de polidispersidade e potencial zeta das nanopartículas e sua eficiência de transfecção em células PC3 (câncer de próstata) e PNT2 (células normais do epitélio da próstata). Sendo assim, este trabalho contribui para o entendimento da forma de associação eletrostática entre PBAE e DNA, apresentando variáveis importantes na síntese, que podem ser adaptadas visando à melhoria do vetor para terapia gênica

Abstract: This research focused on the study of the synthesis of Poly(?-amino ester) (PBAE) and DNA nanoparticles for future applications in gene therapy. In this work, PBAE 557 with an average molecular weight of 3 kDa was synthesized. Nanoparticles were produced through electrostatic complexation...

Abstract: This research focused on the study of the synthesis of Poly(?-amino ester) (PBAE) and DNA nanoparticles for future applications in gene therapy. In this work, PBAE 557 with an average molecular weight of 3 kDa was synthesized. Nanoparticles were produced through electrostatic complexation between PBAE and DNA by bulk method and microfluidics. Bulk methodology was standardized regarding sequence of reagents addition, type of mixing, type of pipetting of components, mass ratio between PBAE and DNA, time of complexation and crioprotector for lyophilization. In microfluidic devices, process configurations and surface treatment were explored aiming to minimize precipitation effects. Using an aqueous central stream, a PBAE side stream and a DNA side stream, the influence of mixing conditions in nanoparticles properties was investigated through diffusion based devices and chaotic advection based device. It was found that for PBAE/DNA nanoparticles synthesis, mixing should preferably occur slowly and in an ordered way, in which diffusion controls the process. Furthermore, a simple device geometry, which presents low residence time and low mixing index is enough to previously organize molecules before the mixing is completed in bulk, generating nanoparticles with good physicochemical and biological characteristics. The study of the impact of operational variables, such as flow velocity and flow rate ratio, proved that nanoparticles synthesis should take place under slow conditions and avoiding direct contact between reagents, what was verified by nanoparticles diameter, polydispersity, zeta potential and transfection efficiency in PC3 cells (prostate cancer) and PNT2 cells (prostate normal epithelium cells). Therefore, this research contributes to the understanding of electrostatic association between PBAE and DNA, showing important features for synthesis, which can be adapted to create better gene therapy vectors

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