Orientadores: Lucimara Gaziola de la Torre, Hernandes Faustino de Carvalho

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: O câncer é um problema de saúde mundial. Devido à complexidade e alta variabilidade entre os pacientes, os medicamentos atualmente utilizados são em muitos casos ineficientes, causando resistência das células ao tratamento sem propiciar ação esperada. Assim, muitos esforços estão...

Resumo: O câncer é um problema de saúde mundial. Devido à complexidade e alta variabilidade entre os pacientes, os medicamentos atualmente utilizados são em muitos casos ineficientes, causando resistência das células ao tratamento sem propiciar ação esperada. Assim, muitos esforços estão direcionados ao desenvolvimento de novos fármacos, estima-se que o custo para o desenvolvimento de novos fármacos é na faixa de 2,5 bilhões de dólares por ano. Uma estratégia adotada para melhorar a eficácia dos tratamentos é a utilização de combinações de medicamentos já existentes. Para se alcançar a máxima eficiência, as combinações deveriam ser estudadas e avaliadas para cada paciente em direção a uma nova tendência denominada medicina personalizada. Dentro deste âmbito, a microfluídica emerge como uma plataforma tecnológica promissora para agilizar ensaios pré-clínicos de novos fármacos e também viabilizar o estudo individualizado de cada paciente. Microfluídica é uma área multidisciplinar que opera em dispositivos em escala micrométrica e trabalha com pequenas quantidades de fluidos. Neste contexto, o presente projeto teve por objetivo o desenvolvimento de um novo microdispositivo, reutilizável e reversível para avaliação do efeito de fármacos em células tumorais. O microdispositivo foi fabricado de polidimetilsiloxano laminado, que lhe confere reversibilidade funcionalidade. Além disso, o microdispositivo é reutilizável diminuindo os custos na fabricação do microdispositivo. O microdispositivo tem a capacidade de gerar gradiente de concentração difusivo, gerando 6 diferentes concentrações de fármacos simultaneamente e ainda permite utilizar dois fármacos simultaneamente, aumentando a eficiência na aquisição de informações do comportamento celular. Como prova de conceito, foram utilizadas células de câncer de mama (MCF-7) e dois quimioterápicos (doxorrubicina e paclitaxel). As células foram cultivadas na conformação 3D (isoladas e no formato de esferoides), nas quais foi possível observar as respostas bioquímicas em diferentes concentrações de quimioterápicos. Os resultados obtidos nos ensaios utilizando um ou dois fármacos foram muito próximos aos resultados encontrados em ensaios in vivo. A análise de viabilidade e morfologia apresentaram resultados bem próximo aos cultivos realizados em placas. Para avaliar a eficácia dos fármacos nas células, foi realizado o ensaio para quantificar a presença da enzima lactato desidrogenase-LHD. A reação entre a enzima e o regente enzimático foi realizada no microdispositivo e por meio do método tradicional. Os resultados obtidos foram comparados com curva analítica de LDH. O microdispositivo contribui para a criação de novas tecnologias nacionais, que permitam auxiliar no desenvolvimento de novos fármacos e na escolha de tratamentos adequados

Abstract: Cancer is a global health problem and due to the complexity and high variability among patients, the drugs currently used are in many cases inefficient, causing cell resistance (MRD) to the treatment without providing the expected action. Thus, many efforts are directed towards the...

Abstract: Cancer is a global health problem and due to the complexity and high variability among patients, the drugs currently used are in many cases inefficient, causing cell resistance (MRD) to the treatment without providing the expected action. Thus, many efforts are directed towards the development of new drugs, it is estimated that the cost for the development of new drugs is in the range of 2.5 billion dollars per year. One strategy adopted to improve the effectiveness of treatments is the use of existing drug combinations. To achieve maximum efficiency, combinations should be studied and evaluated for each patient towards a new trend called personalized medicine. Therefore, microfluidics emerges as a promising technological platform to streamline preclinical trials of new drugs and enable each patient's individualized study. Microfluidics is a multidisciplinary area that operates on micrometric scale devices and works with small amounts of fluids. In this context, this project aimed to develop a new microfluidic device for evaluating the effect of drugs on tumor cells. The microdevice was built in laminated polydimethylsiloxane, which confers reversibility to the microdevice. The microdevice can be disassembled and assembled without losing its functionality. In addition, the microdevice can be reusable, decreasing the cost of manufacturing the microdevice. It is a microdevice capable of generating a diffusive concentration gradient, generating different simultaneous concentrations of drugs (6 concentrations). The microdevice also allows the use of two drugs simultaneously, increasing the efficiency in the acquisition of cellular behavior information. As proof of concept, breast cancer cells (MCF-7) and two conventional chemotherapeutics (doxorubicin and paclitaxel) were used. Cells were cultured in 3D conformation (isolated and in spheroid conformation), in which it was possible to observe the biochemical responses at different concentrations of chemotherapeutics. Results obtained in trials using one or two drugs were similar to results in in vivo trials. The analysis of viability and morphology also showed results similar to cultures carried out in plates. To assess the effectiveness of drugs in cells, the lactate dehydrogenase-LHD assay was performed. The reaction between the enzyme and the enzymatic reagent was carried out in the microdevice and in the traditional way and the results obtained were compared with the analytical curve of LDH. The microdevice contributes to the creation of national new technologies, which allow to assist in the development of new drugs and in the choice of suitable treatments for patients

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