Nanopartículas de sílica degradáveis : inclusão de pontes de sulfeto como estratégia para aplicações avançadas em nanomedicina

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Carvalho, Juliana Tosta Theodoro, 1997-
Data de Publicação: 2024
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/18755
Resumo: Orientador: Mateus Borba Cardoso
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spelling Nanopartículas de sílica degradáveis : inclusão de pontes de sulfeto como estratégia para aplicações avançadas em nanomedicinaDegradable silica nanoparticles : inclusion of sulphide bridges as a strategy for advanced applications in nanomedicineNanopartículas de sílicaMicroambiente tumoralCoroa de proteínaGlutationaDegradaçãoSilica nanoparticlesTumor microenvironmentProtein coronaGlutathioneDegradationOrientador: Mateus Borba CardosoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Instituto de QuímicaResumo: A medicina de precisão busca melhorar os métodos teranósticos tradicionais. No entanto, a transição da pesquisa laboratorial para aplicações práticas é desafiada pela compreensão limitada das interações entre nanopartículas (NPs) e sistemas biológicos. Questões de estabilidade coloidal em meios biológicos, biocompatibilidade e integridade pós-administração de NPs precisam ser abordadas. A formação da protein corona (PC), onde proteínas adsorvem espontaneamente na superfície das NPs em contato com fluidos biológicos, é um fenômeno crítico que pode determinar a falha ou sucesso das NPs. Cenários indesejáveis como a bioacumulação e a falta de biodistribuição seletiva devem ser considerados. Nisso, NPs capazes de serem biodegradáveis emergem como uma plataforma promissora para evitarem uma possível bioacumulação e direcionar a ação em ambientes biológicos específicos. O microambiente tumoral (TME), onde as células cancerosas proliferam, apresenta uma composição química única com a superexpressão de agentes redutores que desempenham um papel na concepção de NPs responsivas à estímulos redox. Entretanto, fatores como a formação prévia da PC e a funcionalização de superfície podem ser fatores agravantes que comprometem a degradabilidade das NPs e pode levar à depuração precoce. Este trabalho buscou a inclusão de pontes disulfeto em NPs de sílica como uma estratégia para permitir a degradação seletiva das NPs. A degradação foi acompanhada através de técnicas de imageamento e espectroscopia, onde um perfil de degradação heterogêneo foi observado para as NPs degradáveis, mesmo após a funcionalização superficial com grupos PEG. Ainda, interações da albumina sérica humana (HSA) em meios redutores e na PC foram analisadas por dicroísmo circular (CD) e FTIR, respectivamente. Resultados de CD mostram que a GSH possui baixa capacidade de induzir alterações conformacionais à HSA, enquanto agentes redutores sintéticos, como o DTT, causa alterações severas à proteína. Ainda, resultados de FTIR mostram que mudanças conformacionais na HSA ocorrem quando ocorre a formação da PC na superfície das NPs, o que pode induzir respostas subsequentes indesejáveis pelo sistema imune. Em resumo, os resultados obtidos abrem novas perspectivas para a concepção de NPs destinadas a medicina de precisão, enfatizando a importância de considerar fatores como a formação da PC e a resposta a agentes redutores, considerando a aplicação em TME. Essas descobertas buscam evidenciar que a PC não deve ser um fator negligenciado no contexto de nanomateriais que tenham como principal mecanismo interagir com estímulos endógenosAbstract: Precision medicine aims to enhance traditional theragnostic methods. However, the transition from laboratory research to practical applications is challenged by limited understanding of interactions between nanoparticles (NPs) and biological systems. Issues of colloidal stability in biological environments, biocompatibility, and post-administration integrity of NPs need to be addressed. The formation of the protein corona (PC), where proteins spontaneously adsorb to the surface of NPs upon contact with biological fluids, is a critical phenomenon that can determine the success or failure of NPs. Undesirable scenarios such as bioaccumulation and lack of selective biodistribution must also be considered. In this context, NPs capable of being biodegradable emerge as a potential platform to avoid potential bioaccumulation and target action in specific biological environments. The tumor microenvironment (TME), where cancer cells proliferate, presents a unique chemical composition with the overexpression of reducing agents that play a role in the design of NPs responsive to redox stimuli. However, factors such as the prior formation of the PC and surface functionalization can be aggravating factors that compromise the degradability of NPs and may lead to early clearance. This work sought to include disulfide bridges in silica NPs as a strategy to enable selective degradation of NPs. Degradation was monitored through imaging and spectroscopy techniques, revealing a heterogeneous degradation profile for degradable NPs, even after surface functionalization with PEG groups. Furthermore, interactions of human serum albumin (HSA) in reducing environments and in the PC were analyzed by circular dichroism (CD) and FTIR, respectively. CD results show that GSH has a low capacity to induce conformational changes in HSA, while synthetic reducing agents, such as DTT, cause severe alterations to the protein. Additionally, FTIR results show that conformational changes in HSA occur when the PC forms on the surface of NPs, which may induce undesirable subsequent responses by the immune system. In summary, the results obtained open new perspectives for the design of NPs intended for precision medicine, emphasizing the importance of considering factors such as the formation of the PC and the response to reducing agents, especially in applications within the TME. These findings aim to highlight that the PC should not be overlooked in the context of nanomaterials whose primary mechanism is to interact with endogenous stimuliAbertoMestradoFísico-QuímicaMestra em QuímicaFAPESP2021/12225-3[s.n.]Cardoso, Mateus Borba, 1978-Loh, WatsonPassos, Aline RibeiroUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de QuímicaPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASCarvalho, Juliana Tosta Theodoro, 1997-20242024-02-28T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (64 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/18755CARVALHO, Juliana Tosta Theodoro. Nanopartículas de sílica degradáveis: inclusão de pontes de sulfeto como estratégia para aplicações avançadas em nanomedicina. 2024. 1 recurso online (64 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Instituto de Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/18755. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1392873Cover: https://repositorio.unicamp.br/capa/capa?codigo=1392873Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2024-07-02T14:29:26Zoai::1392873Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2024-07-02T14:29:26Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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