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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Síntese de nanopartículas de sílica mesoporosa funcionalizadas com anticorpos monoclonais : uma alternativa para o tratamento de Linfomas Hodgkin (LH) e Linfoma Anaplásico de Grandes Células CD30+ (ALCL-CD30+)
Title Alternative: Synthesis of mesoporous silica nanoparticles functionalized with monoclonal antibodies : an alternative for Hodgkin (HL) and Anaplastic Large Cell CD30+ (ALCL-CD30+) lymphomas treatment
Author: Oliveira, Jessica Fernanda Affonso de, 1989-
Advisor: Cardoso, Mateus Borba
Abstract: Resumo: O presente trabalho descreve a síntese de nanopartículas de sílica (SiO2NPs) utilizadas no encapsulamento do fármaco antitumoral doxorrubicina (DOX) e posterior funcionalização com o anticorpo monoclonal Ki-1, para o tratamento de células de linfoma CD30+. Devido às suas propriedades físico-químicas e ao eficiente transporte de moléculas biologicamente ativas, as SiO2NPs têm sido consideradas promissores sistemas de entrega de fármacos. No entanto, quando SiO2NPs estão em contato com fluidos biológicos, proteínas tendem adsorver em sua superfície, formando um recobrimento conhecido como coroa de proteínas (do inglês protein corona), consequentemente afetando sua interação biológica. Nesse contexto, o primeiro desafio a ser transposto é prevenir a adsorção inespecífica de proteínas na superfície das SiO2NPs. Assim, propusemos uma modificação na superfície das mesmas de forma a obter dupla funcionalização, de maneira a modular seu comportamento in vitro. Portanto, a funcionalização das SiO2NPs foi realizada com a sulfobetaína zwitteriônica, que fornece estabilidade coloidal, e com o 3-aminopropiltrietóxisilano (APTES), cujas as aminas primárias (-NH2) presentes em sua estrutura química possibilitam posteriores reações de acoplamento. Verificamos que a porção zwitteriônica foi bastante efetiva na prevenção da adsorção de proteínas, mesmo em soluções com elevada concentração das mesmas. Isso permitiu a manutenção da identidade biológica dos materiais sintetizados, possibilitando sua posterior interação com as células de interesse. Além disso, o segundo desafio desse trabalho está relacionado à avaliação do comportamento biológico e especificidade das SiO2NPs funcionalizadas com anticorpo monoclonal Ki-1 em ensaios celulares. Ki-1 foi escolhido devido à sua especificidade no reconhecimento da proteína transmembranar CD30, a qual é superexpressa na membrana celular de linfomas Hodgkin (LH) e anaplásico de grandes células (ALCL). Dessa forma, ensaios de viabilidade celular foram realizados através de citometria de fluxo com as linhagens celulares L540 e Karpas 299, sendo ambas CD30+. Investigamos o direcionamento seletivo dos materiais funcionalizados com Ki-1, e pudemos observar que as SiO2NPs não funcionalizadas apresentam efeito citotóxico negligenciável, mantendo a viabilidade celular acima de 90%. Por outro lado, as nanopartículas funcionalizadas com Ki-1 apresentaram redução de ~30% na viabilidade celular de ambas L540 e Karpas 299. Acreditamos que o efeito citotóxico das SiO2NPs só é observado quando as mesmas são internalizadas. Assim, é possível que a funcionalização com o Ki-1 favoreça a entrada das nanopartículas, por meio da interação do anticorpo com a proteína CD30 da membrana das células estudadas, resultando em internalização mediada por receptor celular. Ensaios de microscopia confocal possibilitaram validar a hipótese citada, porém ainda há a necessidade de investigações que justifiquem plenamente a internalização e consequente citotoxicidade ocasionada pelas SiO2NPs. Dessa maneira, o presente trabalho é de fundamental contribuição para o avanço das pesquisas relacionadas ao direcionamento biológico e seletivo utilizando nanopartículas. Apresentamos uma estratégia de modificação de superfície que, ao mesmo tempo que mantém a identidade biológica dos materiais, favorece o acoplamento com moléculas direcionadoras. Essa metodologia pode contribuir para a estabilidade e melhor biodisponibilidade de fármacos encapsulados, assim como reduzir possíveis efeitos adversos apresentados pelos tratamentos quimioterápicos convencionais

Abstract: The present work describes the synthesis of silica nanoparticles (SiO2NPs) used on the antitumor drug doxorubicin (DOX) encapsulation and subsequent functionalization with the monoclonal antibody Ki-1, for CD30+ lymphoma cells treatment. Due to their physico-chemical properties and the efficient transport of biologically active molecules, SiO2NPs have been considered promising drug delivery systems. However, when SiO2NPs are in contact with biological fluids, proteins tend to adsorb on their surface, forming a coating known as the protein corona, consequently affecting their biological interaction. In this context, the first challenge to be transposed is to prevent nonspecific proteins adsorption on the SiO2NPs surface. Thus, we propose a surface modification to obtain dual functionalization, in order to modulate their behavior in vitro. Therefore, the functionalization of SiO2NPs was performed with the zwitterionic sulfobetaine, which provides colloidal stability and with 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES), whose primary amines (-NH2) present in their chemical structure enable subsequent coupling reactions. We verified that the zwitterionic portion was very effective in the protein adsorption prevention, even in solutions with high protein concentration. This allowed the maintenance of the biological identity of the synthesized materials, allowing their subsequent interaction with the targeted cells. In addition, the second challenge of this work is related to the evaluation of the biological behavior and specificity of SiO2NPs functionalized with Ki-1 monoclonal antibody in cell assays. Ki-1 was chosen because of its specificity in the recognition of CD30 transmembrane protein, which is overexpressed in the cell membrane of Hodgkin's (LH) and anaplastic large cell (ALCL) lymphomas. Thus, cell viability assays were performed through flow cytometry with L540 and Karpas 299 cell lines, both CD30+. We investigated the selective targeting of Ki-1 functionalized materials, and we could observe that the non-functionalized SiO2NPs show negligible cytotoxic effect, maintaining cell viability above 90%. On the other hand, Ki-1 functionalized nanoparticles showed ~ 30% reduction in the cellular viability for both L540 and Karpas 299. We believe that the cytotoxic effect of SiO2NPs is only observed when they are internalized. Thus, it is possible that the functionalization with Ki-1 favors the entry of the nanoparticles, through the interaction of the antibody with the membrane CD30 protein of the cells studied, resulting in cell receptor-mediated internalization. Confocal microscopy assays allowed to validate the hypothesis cited, but there is still a need for investigations that fully justify the internalization and consequent cytotoxicity caused by SiO2NPs. In this way, the present work is of fundamental contribution for the advancement of research related to the biological and selective targeting using nanoparticles. We present a surface modification strategy that, while maintaining the biological identity of the materials, favors the coupling with targeting molecules. This methodology can contribute to the stability and better bioavailability of encapsulated drugs, as well as reduce possible side effects presented by conventional chemotherapeutic treatments
Subject: Nanomedicina
Nanopartículas de sílica
Doxorrubicina
Anticorpos monoclonais
Doença de Hodgkin
Linfoma não Hodgkin
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: OLIVEIRA, Jessica Fernanda Affonso de. Síntese de nanopartículas de sílica mesoporosa funcionalizadas com anticorpos monoclonais: uma alternativa para o tratamento de Linfomas Hodgkin (LH) e Linfoma Anaplásico de Grandes Células CD30+ (ALCL-CD30+). 2019. 1 recurso online (136 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química, Campinas, SP.
Date Issue: 2019
Appears in Collections:IQ - Tese e Dissertação

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