Tese de Doutorado

Nanopartículas de ouro (AuNPs) têm sido estudadas para aplicações na área de saúde devido à sua biocompatibilidade, natureza inerte, propriedades ópticas e eletrônicas únicas e facilidade de modificação de sua superfície. AuNPs de formas e tamanhos muito precisos têm sido usadas para diferentes aplicações biomédicas, dado que as propriedades físico-químicas dessas partículas diferem significativamente entre si de acordo com a sua morfologia. A síntese de AuNPs com diferentes tamanhos e morfologias requer um ajuste complexo de processo. Diante disso, este trabalho teve como objetivo a obtenção de AuNPs com diferentes tamanhos e morfologias para funcionalização com proteínas de interesse médico, visando a formulação de uma vacina de subunidade. Neste trabalho, foi demonstrado que a síntese controlada e reprodutível de AuNPs de diferentes morfologias e tamanhos, com alta conversão do sal de ouro, foi possível por via microfluídica através do ajuste preciso dos parâmetros de processo. Mantendo-se no dispositivo microfluídico a razão molar NaCt:Ouro de 3:1, com tempo de residência de 90 s, foi possível controlar o tamanho e geometria das AuNPs sintetizadas variando-se apenas a temperatura da reação e a natureza do agente redutor. As nanopartículas obtidas mostram-se estáveis (módulo do potencial zeta 20 mV) por ao menos 42 dias quando armazenadas a 8 oC. Quando conjugadas com proteínas, as AuNPs desenvolvidas apresentam diferentes padrões de adsorção que variam conforme características das proteínas adsorvidas e das próprias AuNPs. Complexos de AuNPs com diferentes tamanhos e morfologias foram estudados in vitro e in vivo para formulação de vacina contra o vírus SARS-CoV-2 e foi demonstrado que as características físicas das AuNPs contribuem significativamente nos resultados de quantidade e qualidade dos anticorpos anti-RBD induzidos. O alto potencial neutralizante de anticorpos específicos anti-RBD (neutralização total em diluições de até 1/1.280) induzidos por complexos AuNPs+RBD otimizados, bem como sua baixa citotoxicidade, demonstram que as AuNPs de tamanho e geometria específicos são, de fato, uma plataforma promissora para a entrega de antígenos, podendo expandir a aplicabilidade das vacinas de subunidades e a utilização de AuNPs na medicina.

Gold nanoparticles (AuNPs) have been studied for health-related applications due to their biocompatibility, inert nature, unique optical and electronic properties, and ease surface modification. AuNPs of precise shapes and sizes have been used for different biomedical applications, given that the physicochemical properties of these particles significantly differ from one another according to their morphology. The synthesis of AuNPs with different sizes and morphologies requires a complex process adjustment. In this context, the goal of this work was to obtain AuNPs with a variety of sizes and morphologies for functionalization with proteins of medical interest and use them to formulate a sub-unit vaccine. In this work, it has been demonstrated that the controlled and reproducible synthesis of AuNPs with different morphologies and sizes, with high conversion of the gold salt, it was possible using microfluidics by precisely adjusting the process parameters. By maintaining the molar ratio NaCt:Gold at 3:1 in the microfluidic device, with a residence time of 90 s, it was possible to control the size and geometry of the synthesized AuNPs, varying only the reaction temperature and the nature of the reducing agent. The obtained nanoparticles exhibited good stability (zeta potential modulus 20 mV), remaining stable for at least 42 days when stored at 8 oC. When conjugated with proteins, the developed AuNPs show different adsorption patterns that vary according to the characteristics of the adsorbed proteins and the AuNPs themselves. Complexes of AuNPs with different sizes and morphologies were studied in vitro and in vivo for the formulation of a vaccine against the SARS-CoV-2 virus and demonstrated that the physical characteristics of the AuNPs significantly contribute to the quantity and quality of induced anti-RBD antibodies. The high neutralizing potential of specific anti-RBD antibodies (total neutralization at dilutions of up to 1/1,280) induced by optimized AuNPs+RBD complexes, as well as their low cytotoxicity, demonstrate that microfluidic-process-controlled AuNPs of finely-tuned size and geometry are indeed a promising platform for antigen delivery. This could expand the applicability of subunit vaccines and the use of AuNPs in medicine.