Preparação e teste de hidrogéis inteligentes para a imobilização reversível de proteínas e de DNA

Em resultado da sua biocompatibilidade e propriedades muito particulares, os hidrogéis “inteligentes” têm sido aplicados nos anos mais recentes em campos tão distintos como a libertação controlada de fármacos, engenharia de tecidos, terapia genética, cultura celular ou na produção de atuadores biológicos (úteis no desenvolvimento de músculos artificiais). Este trabalho teve como objetivo o estudo da influência das condições de síntese de hidrogéis inteligentes, com sensibilidade à temperatura e ao pH, e a sua utilização na imobilização reversível de proteínas e de DNA. Obteve-se nesta investigação um conjunto de resultados relativos à síntese, caracterização e teste laboratorial de diferentes tipos de hidrogéis, nomeadamente aniónicos (ácido acrílico-AA), catiónicos (2-(dimetilamino)etil metacrilato-DMAEMA) e termosensíveis (N-isopropilacrilamida-NIPA), tendo sido avaliado o seu desempenho na imobilização reversível de proteínas e de DNA. Para esse efeito, foi feita a imobilização nesses materiais de BSA (albumina de soro bovino) e de DNA de salmão. A dinâmica de libertação desses agentes bioativos (BSA e DNA) a partir dos diferentes hidrogéis sintetizados foi caracterizada através de espectroscopia ultravioleta (UV) e por Cromatografia de Exclusão de Tamanhos (GPC). Foram também realizados testes considerando diferentes estímulos, decorrentes de alterações impostas no processo de libertação, nomeadamente com pH ácido/pH alcalino (analogia com o esperado entre o estômago/intestino) ou impondo variações na temperatura do ambiente físico- químico (soluções aquosas) de 25 para 37 °C (na gama da fisiologia humana). Demonstrou-se assim a possibilidade de fazer transitar os hidrogéis entre estados de inchamento/colapso em consequência da alteração de parâmetros pré-definidos. Esta investigação mostra que é possível imobilizar reversivelmente macromoléculas (como proteínas e DNA) em hidrogéis inteligentes, gerando produtos úteis em biomedicinaAs a result of its biocompatibility and very particular properties, smart hydrogels have been recently applied on areas like drug delivery controled systems, tissue engineering, genetic therapy, celular culture and biological actuators production (very useful on artificial muscles development). The purpose of this work is to study the synthesis conditions of smart hydrogels and its influence, with temperature and pH sensitivity, on reversible imobilization of proteins and DNA. In this research were obtained some results associated with synthesis, characterization and laboratorial test of different hydrogels types, like anionic hydrogels (acrilic acid-AA), cationic hydrogels (N,N-DimethylaminoethylMethacrylate- DMAEMA) and thermosensitive hydrogels (N-isopropylacrylamide-NIPA), being their performance evaluated on reversible imobilization of proteins and DNA. Within this purpose, was made the imobilization on these materials of BSA (bovine serum albumin) and salmon DNA. The delivery dynamics of this bioactive agents on different synthesized hidrogels was studied by UV spectroscopy and Gel Permeation Chromatography-GPC. Were also performed tests considering different actions, as a result from imposed changes in the delivery process, like acid pH/basic pH (stomach/intestine analogy) or imposing temperature changes from 25 to 37 °C (on human physiology range). In fact, was proved the possibility of make hydrogels switch between swelling/shrinking stages in consequence of changes in predefined parameters. This research shows that is possible the reversible imobilization of macromolecules (like proteins and DNA) on smart hydrogels, creating useful products on biomedicine.FCT e FEDER, nomeadamente no âmbito dos programas COMPETE (Project PEst-C/EQB/LA0020/2013), QREN/ON2/Project NORTE-07-0162-FEDER-000050 e QREN/ON2/Project NORTE-07-0124-FEDER-0000014- Polymer Reaction Engineering