Synthesis of peptide-based nanoparticles via microfluidic technology

Orientador: Lucimara Gaziola de la TorreDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: Este trabalho teve como foco o desenvolvimento de nanopartículas baseadas em peptídeos e a avaliação de sua complexação com DNA modelo em sistemas microfluídicos. A primeira fase deste trabalho teve como objetivo averiguar a viabilidade tecnológica de sistemas microfluídicos baseados em dispositivo de focalização hidrodinâmica para a polimerização em fluxo contínuo de arginina (Arg) na presença do agente de acoplamento diisopropilcarbodiimida (DIC) e o catalisador hidroxisuccinimida (NHS), para aplicação em nanotecnologia. Para determinar a melhor configuração do processo de síntese, avaliou-se a influência de diferentes razões molares Arg/DIC (RArg/DIC), temperatura, pH e tempo de residência. A reação mostrou-se viável para RArg/DIC de 0,25 em pH de 9,55, tempo de residência de 1,8s e processadas a 70ºC. Análises qualitativas de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-x (XPS) e espectrometria do infravermelho com transformada de fourier (FT-IR) indicaram a presença de ligações na região Amida II que são responsáveis pela síntese de peptídeos. Na segunda fase do trabalho investigou-se a síntese de nanopartículas baseadas em polipeptídeos, formando complexos polilisina (PLL)/DNA e PLL/ácido poliglutâmico (PGA). Desta forma, este trabalho demonstra a potencialidade de síntese de peptídeos, a formação de suas respectivas nanopartículas e a formação de complexos com DNA em sistemas microfluídicos, com possibilidade de aplicações no campo da nanomedicinaAbstract: This work focused on the development of peptide-based nanoparticles and the evaluation of their complexation with a model DNA in microfluidic systems. The first step of this work consisted on the technological development of microfluidic systems based on the hydrodynamic flow focusing technique for the synthesis of peptide-based nanoparticles through the continuous flow polymerization of arginine (Arg) in the presence of diisopropylcarbodiimide (DIC) cross-linking agent and hydroxysuccinimide (NHS) catalyst, aiming applications in nanotechnology. In order to determine the best configuration of the synthesis process, the effects of different Arg/DIC molar ratios (RArg/DIC), temperature, pH and residence time. Feasible reactions were observed under the process conditions of RArg/DIC of 0.25, pH of 9.55, 1.8s of residence time and process temperature of 70 ºC. Qualitative analyses of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Fourier transform infrared spectrometry (FT-IR) indicated the presence of amide II bonds that are responsible for the synthesis of peptides. In the second phase of this work, we investigated the synthesis of nanoparticles based on polypeptides, more precisely forming complexes between polylysine (PLL)/DNA and PLL/ poly glutamic acid (PGA).Thus, this work demonstrates the potentiality of peptide synthesis, peptide-based nanoparticles formation and formation of complexes with DNA in microfluidic systems, for applications in the field of nanomedicineMestradoEngenharia QuímicaMestra em Engenharia Química161235/2015-8CNP