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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.85.2020.tde-03062022-152358
Documento
Autor
Nome completo
Jorge Gabriel dos Santos Batista
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2020
Orientador
Banca examinadora
Lugão, Ademar Benévolo (Presidente)
Goulart Filho, Luiz Ricardo
Freitas, Lucas Freitas de
Marques, Fabio Luiz Navarro
Título em português
Nanopartículas de ouro para terapia e diagnóstico de câncer utilizando nanotecnologia verde
Palavras-chave em português
nanopartículas de ouro
nanopartículas de ouro/albumina (núcleo/casca)
nanotecnologia verde
radiação ionizante
terapia e diagnóstico de câncer
Resumo em português
As nanopartículas de ouro (AuNPs) vem sendo amplamente estudadas por atenderem às necessidades de sistemas nanocarreadores na terapia e diagnóstico de câncer. Elas podem ser usadas no direcionamento e liberação de fármacos a sítios ou grupos celulares específicos, atuar como radiossensibilizadores e em terapias fototérmicas como agente gerador de calor. Um número significativo de estudos demonstrou suas possíveis aplicações, tais como biossensores, contraste na imagiologia biológica, em sistemas de liberação de fármacos, terapia e diagnóstico do câncer. Assim, as nanopartículas de ouro são consideradas promissoras no desenvolvimento de novos compostos com potencial aplicação na medicina oncológica, no tratamento de inflamações crônicas, infecções, doenças degenerativas e autoimunes. No entanto, apesar das formas nanométricas de ouro apresentarem menor toxicidade comparada aos muitos outros nanomateriais, a toxicidade dessas partículas deve ser minuciosamente avaliada. O maior desafio é propor um método para funcionalizar a superfície das nanopartículas, e assim modular sua farmacocinética e farmacodinâmica, além de atender aos requisitos de toxicidade para aprovação e aplicação de um nanobiomaterial. O objetivo desse estudo foi desenvolver um método de síntese de nanopartículas de ouro (AuNPs) com potencial aplicação como um nanobiomaterial na teranóstica (terapia e diagnóstico) do câncer. Para tanto, foi utilizado o conceito de nanotecnologia verde, em que compostos fitoquímicos com potencial redutor foram utilizados no preparo das AuNPs. Também foi estabelecido um método de funcionalização de AuNPs por recobrimento com albumina do soro bovino e humano utilizando radiação ionizante. A importância do recobrimento com albumina está relacionada a afinidade dessa proteína com os receptores glicoproteicos GP60, que são encontrados em diversas células tumorais, além de contribuir potencialmente com a cinética das nanopartículas de ouro. A caracterização físico-química das AuNPs e a reprodutibilidade do método foi avaliada com base nos ensaios de caracterização realizados pelas técnicas de espectrofotometria UV-Vis/Fluorescência, espalhamento dinâmico de luz (DLS), potencial Zeta, microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia de emissão óptica por plasma acoplado indutivamente (ICP-OES) e eletroforese em gel (SDS-PAGE). A estabilidade foi avaliada em relação à temperatura, pH, concentração de NaCl, PBS, solução contendo aminoácidos e meio de cultura celular DMEM sem e com suplementação de soro fetal bovino. As linhagens celulares utilizadas foram câncer de próstata humano (PC3), adenocarcinoma de mama humano (MDA-MB 231) e células de tecido pulmonar de hamster chinês macho (V79-4). Nas concentrações testadas as AuNPs não apesentaram citotoxicidade in vitro utilizando o método do vermelho neutro e MTT. Para a avaliação preliminar da nanotoxicidade foi realizado o estudo in vivo utilizando o peixe zebra. Nos estudos de internalização in vitro das nanopartículas utilizando as linhagens tumorais MDA-MB 231 e PC3 foi possível verificar qualitativamente a internalização das AuNPs. Os ensaios de radiomarcação das EGCG-AuNPs e EGCG-AuNPs-ASHɣ precisam ser otimizados quanto à estabilidade e pureza radioquímica. A nanotecnologia verde provou ser uma ferramenta valiosa na síntese de nanopartículas de ouro em relação à toxicidade, não exigindo etapas de eliminação de solventes e substâncias potencialmente tóxicas.
Título em inglês
Gold nanoparticles for cancer therapy and diagnosis using green nanotechnology
Palavras-chave em inglês
cancer therapy and diagnosis
gold nanoparticles
gold/albumin core/shell nanoparticles
green nanotechnology
ionizing radiation
Resumo em inglês
Gold nanoparticles (AuNPs) have been studied to meet the needs of nanocarrier systems in cancer therapy and diagnosis. They can be used to target and release drugs at specific cell sites or groups, act as radiosensitizers, and in photothermal therapies as a heat-generating agent. A significant number of studies used its possible applications, such as biosensors, contrast in biological images, drug delivery systems, and cancer therapy and diagnosis. Thus, gold nanoparticles are considered as promising in the development of new compounds with potential application in cancer medicine, in the treatment of chronic inflammation, diseases, degenerative and autoimmune diseases. However, although the nanometric forms of gold are less toxic compared to many other nanomaterials, the toxicity of these particles must be thoroughly evaluated. The biggest challenge is to propose a method to functionalize the surface of the nanoparticles, and thus modulate their pharmacokinetics and pharmacodynamics, in addition to meeting the toxicity requirements for approval and application of nano biomaterials. The objective of this study was to develop a method of synthesis of gold nanoparticles (AuNPs) with potential application as nano biomaterials in cancer therapy and diagnosis (theranostic). For this purpose, the concept of green nanotechnology was used, in which phytochemical compounds with reducing potential were used in the preparation of AuNPs. A method of AuNPs functionalization was also established through recovery with bovine and human serum albumin using ionizing radiation. The importance of albumin coating is equal to a protein of this protein with GP60 receptors, which are found in several tumor cells, in addition to contributing in several relational cells to the kinetics of gold nanoparticles. The physico-chemical characterization of AuNPs and the reproducibility of the method was evaluated based on characterization tests performed by the techniques of UV-Vis / Fluorescence spectrophotometry, dynamic light scattering (DLS), Zeta potential, transmission electron microscopy (MET), inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES) and gel electrophoresis (SDS-PAGE). Stability was evaluated by means of temperature, pH, NaCl concentration, PBS, a solution containing amino acids, and DMEM cell culture medium without and with fetal bovine serum supplementation. The cell lines used were human prostate cancer (PC3), human breast adenocarcinoma (MDA-MB 231) and male Chinese hamster lung tissue cells (V79-4). In the recommendations tested as AuNPs, they did not show cytotoxicity in vitro using the neutral red method and MTT. For a preliminary assessment of nanotoxicity, an in vivo study using zebrafish was performed. In the in vitro internalization studies of the nanoparticles using the tumor lines MDA-MB 231 and PC3 it was possible to qualitatively verify the internalization of AuNPs. The radiolabeling assays for EGCG-AuNPs and EGCG-AuNPs-ASHɣ need to be optimized for radiochemical stability and purity. Green nanotechnology has proven to be a valuable tool in the synthesis of gold nanoparticles with lower toxicity, requiring no steps to eliminate solvents and potentially toxic substances.
 
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Data de Publicação
2022-06-10
 
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