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Type: TESE DIGITAL
Title: Desenvolvimento de processos microfluídicos visando à produção de nanopartículas de quitosana para aplicação em terapia gênica = Development of microfluidic processes for chitosan nanoparticles production to gene therapy
Title Alternative: Development of microfluidic processes for chitosan nanoparticles production to gene therapy
Author: Pessoa, Amanda da Costa e Silva de Noronha, 1991-
Advisor: Torre, Lucimara Gaziola de la, 1971-
Abstract: Resumo: Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de processos microfluídicos baseados em focalização hidrodinâmica para a produção de nanopartículas de quitosana (CHI) de baixa massa molar através de gelificação ionotrópica com adenosina trifosfato (ATP), para aplicação como vetores não virais de terapia gênica. Para determinar a configuração de processo microfluídico, avaliaram-se as condições dinâmicas de mistura em quatro diferentes geometrias, que demonstraram que o modo de contato entre as correntes de CHI e ATP e a presença de obstáculos podem favorecer a neutralização de cargas do polímero e o acúmulo de precipitados nos microcanais. A partir disso, desenvolveu-se um sistema empregando uma corrente aquosa central a fim de controlar a mistura gradual entre as moléculas de CHI e ATP, tornando-se possível estabelecer um processo contínuo e homogêneo de produção de nanopartículas CHI/ATP em dispositivo de focalização hidrodinâmica no formato T simples. Para esse sistema, investigou-se a influência de diferentes relações mássicas CHI/ATP (RCHI/ATP) na produção de nanopartículas CHI/ATP, resultando em nanopartículas, para RCHI/ATP de 1,7, de 181 nm de diâmetro, 0,28 de índice de polidispersidade (PDI) e 44 mV de potencial zeta. Em seguida, avaliou-se a complexação dessas nanopartículas com DNA plasmidial (DNAp) para as proporções de 36, 72 e 144% de DNAp (DNA/CHI, m/m). Ensaios de eletroforese em gel de agarose evidenciaram uma elevada eficiência de incorporação de DNAp nas nanopartículas de CHI/ATP, porém, experimentos preliminares de transfecção in vitro em células HEK 293ª apontaram uma baixa eficiência de transfecção para os poliplexos DNAp(36%)-CHI/ATP após 24 e 72h. Assim, este estudo contribuiu para o desenvolvimento de processos microfluídicos na área da nanobiotecnologia, representando uma alternativa promissora, tanto pela potencialidade tecnológica quanto biológica, para a produção de nanopartículas de quitosana, em especial para aplicação em terapia gênica

Abstract: This research aimed at the development of microfluidic platforms based on hydrodynamic focusing for the production of nanoparticles composed by low molecular weight chitosan (CHI) and adenosine triphosphate (ATP), through ionotropic gelation, as non-viral vectors for gene therapy applications. To determinate the microfluidic process configuration, the mixture dynamic conditions were evaluated in four different designs, that demonstrated that the mode of contact between CHI and ATP¿s streams, as well as the presence of obstacles, may favor the polymer charge neutralization and the accumulation of precipitates within the microchannels. From this find, a system applying a central aqueous stream was developed in order to control the gradual mixture among CHI and ATP molecules, becoming possible to stablish a continuous and homogeneous production process of CHI/ATP nanoparticles in a simple hydrodynamic flow focusing microfluidic device. For this system, the influence of different CHI/ATP mass ratios (RCHI/ATP) on the production of CHI/ATP nanoparticles was investigated, which resulted in nanoparticles, for RCHI/ATP = 1,7, with mean size of 181 nm, polydispersity index (PDI) of 0,28 and +44 mV of zeta potential. Furthermore, these nanoparticles complexation with plasmid DNA (pDNA) was evaluated for 36, 72 and 144% of DNA (DNA/CHI w/w). Agarose gel electrophoresis assays revealed an elevated DNA entrapment efficiency for the CHI/ATP nanoparticles, however, preliminary in vitro transfection experiments in HEK 293A cells indicated a low transfection efficiency of the pDNA(36%)-CHI/ATP polyplexes after 24 and 72h. In view of this, this work contributes to the development of microfluidic processes in the nanobiotechnology field, that represent a promising alternative, due to its technological and biological potentiality, for the production of chitosan nanoparticles applicable for gene therapy research
Subject: Quitosana
Microfluidica
Nanopartículas
Terapia genética
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:FEQ - Dissertação e Tese

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