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Type: TESE
Title: Desenvolvimento de sistemas nanoparticulados de quitosana visando aplicação em terapia gênica = Development of chitosan nanoparticles for application in gene therapy
Title Alternative: Development of chitosan nanoparticles for application in gene therapy
Author: Sípoli, Caroline Casagrande, 1985-
Advisor: Torre, Lucimara Gaziola de la, 1971-
Abstract: Resumo: O estudo de processos de produção de nanopartículas poliméricas, mais especificamente a quitosana (CHI), para aplicações em vacinação/terapia gênica é um desafio. Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento do processo de produção de nanopartículas de CHI com o agente reticulante tripolifosfato de sódio (TPP), sendo dividido em 3 etapas. A primeira etapa consistiu na produção destas partículas, avaliando a influência do pH da solução inicial de CHI (pH 4; 5 e 5,5). Para isso, utilizou-se um sistema de reator com chicanas e agitação mecânica com impelidor do tipo cowles facilmente escalonável. A caracterização físico-química das nanopartículas permitiu verificar as diferenças das partículas produzidas nos diferentes pH¿s. Um estudo de estabilidade simulando o ambiente de aplicação biológica foi realizado para avaliar as nanopartículas produzidas em pH¿s diferentes e verificou-se que as partículas produzidas nos pH¿s menores apresentaram maior estabilidade no período estudado (4 horas). A avaliaçãp biológica dos complexos preparados (DNA-CHI/TPP), em termos de transfecção in vitro em células HeLa indicou que não houve diferença entre as partículas produzidas nos diferentes pHs. A segunda, etapa do trabalho avaliou a influência da temperatura durante o processo de produção de nanopartículas de CHI/TPP utilizando o mesmo sistema anteriormente descrito. Foram avaliadas três diferentes condições isotérmicas e também a variação de temperatura ao longo da gelificação ionotrópica. Para este último caso, obteve-se nanopartículas com índice de polidispersidade significativamente menor do que os processos isotérmicos. 2 porcentagens de DNA (10 e 40% m/m) foram incoporadas às nanopartículas e a diferença em termos de pDNA incoporado apresentou diferentes eficiências de transfecção em células A293 ao longo do tempo, indicando uma liberação sustentada. Em termos de citotoxicidade, observou-se queda da viabilidade celular após 120 horas de incubação, sem ocorrer dependência da dose. Na terceira etapa realizou-se o uma análise exploratória para o desenvolvimento de um processo microfluídico para produção de partículas de CHI/TPP. Dois métodos foram estudados: focalização hidrodinâmica e emulsão temporária. O processo de emulsão temporária não foi reprodutível visto que a finalização desta etapa foi comprometida devido a precipitação da quitosana nos microcanais. As condições avaliadas para o método de focalização hidrodinâmica geraram nanopartículas de CHI/TPP com alto índice de polidispersidade. Este trabalho apresenta uma nova área de desenvolvimento de processos de produção de partículas poliméricas

Abstract: The study of polymeric nanoparticle production process, specifically chitosan (CHI), for gene vaccine/therapy application is a challenge. This work aims to the development of production process of chitosan (CHI) with the crosslinking agent pentasodium triphosphate (TPP), and it was divided into three steps. The first step was the production of these nanoparticles evaluating the influence of pH of chitosan solution (pH 4; 5; 5.5). For this purpose, the system used was a reactor with baffles, mechanical stirring with cowles impeller, easy to scale up. Physico-chemical characterization reveals the difference between the produced nanoparticle in the different pH¿s. One stability tests simulating the biological application environment was carried out to evaluate the nanoparticle produced in different pH¿s and it was possible to verify that the nanoparticles produced in lower pH¿s presented higher stability at the evaluated period (4 hours). The biological study of the prepared complexes (DNA-CHI/TPP), in terms of in vitro tranfection in in HeLa cells indicated no difference between between the nanoparticles produced in the different pHs. The second step of this work studied the influence of temperature the CHI/TPP nanoparticles production using the same system as previously reported. Three isothermal conditions and also temperature variation during the ionic gelation were tested. For this last condition, nanoparticles produced were significantly smaller in terms of PDI if compared to the isothermal process. 2 percentage of pDNA were incorporated (10 and 40% w/w) to the nanoparticles and the difference in terms of amount of pDNA showed different transfection efficiency in A293 cells over the time, suggesting sustained release capability. In terms of cytotoxicity, it was noticed that the cell viability decreased after 120 hours of incubation, and it is no dose-dependent. The third step was the exploratory investigation of microfluidic processes to obtain CHI/TPP nanoparticles. Two methods were studied: (i) temporary emulsion and (ii) hydrodynamic flow focusing. The temporary emulsion process was not reproducible since this step was not concluded due to the chitosan precipitation inside the microchannels. In hydrodynamic flow focusing, CHI/TPP nanoparticles presented high values of polydispersity index at the studied conditions. This work presents new area in the development of polymeric nanoparticles production processes. Keywords: chitosan nanoparticles, sodium triphsosphate, pH, temperature, plasmidial DNA, microfluidic, HeLa cells, A293 cells
Subject: Quitosana
Nanopartículas
Ácido desoxirribonucleico
Nanotecnologia
Terapia genética
Transfecção
Language: Multilíngua
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2014
Appears in Collections:FEQ - Dissertação e Tese

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