Resumo: A microfluídica permite a formação de diversas nanopartículas e sistemas nanocarreadores por meio da mistura controlada de correntes que escoam em canais micrométricos. Lipossomas catiônicos têm sido empregados como uma alternativa eficaz para o carreamento de material genético e diversos fármacos para aplicações biomédicas. O uso de processos microfluídicos para a formação de lipossomas e seus complexos com DNA (lipoplexos) possibilita uma redução do número de etapas em comparação a processos convencionais, permitindo ainda o desenvolvimento de processos passíveis a amplicação de escala. O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de plataformas microfluídicas de fluxo contínuo para a obtenção de vetores não-virais baseados em lipossomas catiônicos e DNA plasmidial (pDNA) e suas aplicações em terapia gênica. Inicialmente, um dispositivo microfluídico de focalização hidrodinâmica foi empregado na complexação entre pDNA e lipossomas para a formação de lipoplexos. Em condições de alto carreamento de pDNA, as propriedades físico-químicas e estruturais de lipoplexos obtidos pelo processo microfluídico resultaram em respostas biológicas mais eficientes que aqueles obtidos pelo processo convencional "bulk". Em seguida, regiões de focalização hidrodinâmica foram associadas em série e em pseudo-paralelo para a formação lipossomas com maior produtividade por dispositivo. Em ambas configurações, foi possível preparar lipossomas protegidos estericamente pelo polímero polietilenoglicol (PEG), os quais apresentaram propriedades adequadas para aplicações em terapia gênica. Por fim, utilizando focalizações hidrodinâmicas consecutivas, foi possível desenvolver um dispositivo microfluídico com duas regiões distintas para a formação de lipossomas e a posterior complexação com pDNA em dispositivo único. Assim, com este trabalho foi possível aprimorar e desenvolver processos microfluídicos para a formação de lipossomas e de lipoplexos com redução significativa do número de etapas, contribuindo para a viabilização de nanocarreadores de material genético destinados a aplicações na área biomédica Ver menos

Abstract: Microfluidics allows the formation of a variety of nanoparticles and nanocarriers systems via controlled mixing of streams that flow within micro-sized channels. Cationic liposomes have been employed as an efficient alternative for the delivery of genetic material and therapeutic drugs for biomedical applications. The use of microfluidic processes for the formation of liposomes and their complexes with DNA (lipoplexes) enables the reduction of the number of steps compared to conventional processes, allowing the development of processes liable to scale amplification. The present work aimed at the development of continuous-flow microfluidic platforms to generate nonviral vectors based on cationic liposomes and plasmid DNA (pDNA) and their applications in gene therapy. Firstly, a microfluidic device based on the hydrodynamic flow-focusing technique was employed to form electrostatic complexes between pDNA and liposomes for the formation of lipoplexes. Under high pDNA loading conditions, physicochemical and structural properties of lipoplexes obtained in the microfluidic process resulted in more efficient biological assays than those obtained via conventional bulk process. Next, flow-focusing regions were associated in series and pseudo-parallel architectures for the formation of liposomes with higher productivity per device. In both architectures, it was possible to obtain liposomes with a protective and steric shield provided by poly(ethylene glycol) (PEG), whose properties were appropriate for gene therapy applications. Lastly, using consecutives flow-focusing regions, a microfluidic device was developed with two distinct regions for the formation of liposomes and lipoplexes with significantly reduced number of steps, contributing to the advances of gene nanocarriers for biomedical applications Ver menos