Síntese de novos hidrogéis e nano-hidrogéis biodegradáveis para aplicações em vetorização de fármacos

Orientador: Cátia Cristina Capêlo Ornelas MegiattoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de QuímicaResumo: A primeira parte deste trabalho intitulado: "SÍNTESE DE NOVOS HIDROGÉIS INJETÁVEIS E NANO-HIDROGÉIS BIODEGRADAVÉIS PARA APLICAÇÕES EM VETORIZAÇÃO DE FÁRMACOS" teve como finalidade o desenvolvimento de um novo tipo de hidrogel híbrido para aplicação como hidrogéis injetáveis para liberação controlada de fármacos em locais específicos, como por exemplo, diretamente no local de um tumor recém-removido para eliminar eventuais células cancerígenas remanescentes naquela região. O trabalho consistiu na formação de um hidrogel utilizando nanodiscos de Laponita como componente principal, além da água, que constitui entre 95 e 97% da estrutura total do hidrogel. Desta maneira, foi realizada uma investigação minuciosa de todos os parâmetros envolvidos no processo de gelificação, variando-se a quantidade de todos os seus componentes, a fim de correlacionar a estrutura molecular com as propriedades mecânicas do material. Para tanto, foram utilizadas a reologia, as microscopias eletrônica de varredura (MEV) e a de fluorescência confocal (MFC), além das técnicas de análise termogravimétrica (TGA) e espalhamento de Raios-X a baixos ângulos (SAXS). Os hidrogéis obtidos são biocompatíveis, biodegradáveis, robustos, e apresentam propriedades de autorrecuperação, pseudoplasticidade e não inchamento (ou seja, não expandem seu volume até explodir, de modo a não perder sua estrutura) em condições fisiológicas, que são propriedades ideais para a sua utilização como hidrogéis injetáveis. Na segunda parte deste trabalho, as melhores formulações encontradas para a obtenção dos hidrogéis foram também testadas na nanoescala utilizando o processo de nanoemulsão. Deste trabalho resultou uma nova plataforma para aplicações em vetorização de fármacos: nano-hidrogéis híbridos com o tamanho no intervalo de 100 a 200 nm. Vários agentes de imagem (rodamina, fluoresceína, corantes com absorção no infravermelho próximo) e fármacos (Cisplatina, Fluorouracil e Ciclofosfamida) foram incorporados nos nano-hidrogéis, e o seu comportamento foi investigado in vitro (duas linhagens celulares: MCF-7 e HeLa) e in vivo. Os estudos realizados neste trabalho demonstraram um aumento significativo na eficiência dos fármacos anticâncer quando estes estão retidos na estrutura dos nano-hidrogéis, demonstrando grande potencial dos novos materiais para aplicação em vetorização de fármacosAbstract: The first part of this work entitled: "SYNTHESIS OF NEW INJECTABLE HYDROGES AND NANOHYDROGES BIODEGRADABLE FOR APPLICATIONS IN DRUG DELIVERY" aimed the development of a new type of hybrid hydrogel for application as injectable hydrogels for controlled release of drugs at specific sites, for example, directly at the site of a recently removed tumor to eliminate remaining cancer cells in that region. The work consisted in the formation of a hydrogel using nanodiscs of Laponite as main component, besides the water, which constitutes between 95 and 97% of the total structure of the hydrogel. In this way, a thorough investigation of all the parameters involved in the gelation process was carried out by varying the amount of all its components, in order to correlate the molecular structure with the mechanical properties of the material. For this, rheology, scanning electron microscopy (SEM) and confocal fluorescence confocal fluorescence microscopy (CFM) were used, as well as the techniques of thermogravimetric analysis (TGA) and small-angle X-ray scattering (SAXS). The obtained hydrogels are biocompatible, biodegradable, robust, and have properties of self-healing, pseudoplasticity, and nonswelling (that is, do not expand its volume until it bursted, do not losing its structure) under physiological conditions, which are ideal characteristics for their use as injectable hydrogels. In the second part of this work, the best formulations found for obtaining hydrogels were also tested at the nanoscale using the nanoemulsion process as template. This work resulted in a new platform for applications in drug delivery: nanohydrogels presenting a size in the range of 100 to 200 nm. Various imaging agents (rhodamine, fluorescein, dyes with near-infrared absorption) and drugs (Cisplatin, Fluorouacil and Cyclophosphamide) were incorporated into the nanohydrogels, and their behavior was investigated in vitro (MCF-7 and HeLa cell lines) and in vivo. The studies performed in this work demonstrated a significant increase in the efficiency of anticancer drugs, when retained in the structure of nanohydrogels, demonstrating great potential of the new materials for application in drug deliveryDoutoradoQuimica OrganicaDoutor em CiênciasCAPE