Orgão-num-chip com microbiosensores integrados para validação pré-clínica e em tempo real de nanotransportadores magnéticos baseados em grafeno para tratamento de cancro
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resumo
Mundialmente, a crescente e alarmante incidência e mortalidade de cancro reflete a necessidade urgente de novas estratégias de deteção e de combate a esta doença. Desta necessidade clínica surgiram as nanopartículas magnéticas de grafenos NPMGs, as quais têm potencial para serem utilizadas como nano-sistemas libertadores de fármacos, aplicadas ao diagnóstico e tratamento de cancro ? designado por teranóstico. Além disso, elas podem ser utilizadas como nano-sistemas libertadores de fármacos em resposta ao efeito anormal de pH ácidos como os das zonas tumorais endossomas/lisossomas ~4.5-5.5, mas não em pH fisiológicos ~7.4. Neste sentido, as NPMGs desenvolvidas para os sistemas magnéticos de libertação controlada de fármacos, podem otimizar o tratamento da quimioterapia, ao proporcionar que fármacos instáveis e insolúveis cheguem, especificamente, às células tumorais.
Contudo, a aplicação clínica das NPMGs tem sido lenta, especialmente devido há inexistência de testes pré-clínicos celulares robustos, capazes de preverem com exatidão o seu desempenho no corpo humano. As limitações dos modelos de cultura de células 2D e de estudos em animais são vistos como responsáveis pelas falhas da maioria dos candidatos à administração de fármacos durante os ensaios clínicos. Assim, existe uma clara necessidade de se desenvolver uma nova metodologia celular in-vitro capaz de simular com exatidão a complexa estrutura 3D dos órgãos humanos.
Os recentes avanços nas técnicas de cultura de tecidos, biomateriais e tecnologia lab-on-a-chip têm promovido o desenvolvimento de órgãos-num-chip. Além disso, a recente inovação das microtecnologias permite a integração de microbiossensores de pH e de temperatura dentro de órgãos-num-chip, para a monitorização e controlo da eficiência da libertação controlada de fármacos pelas NPMGs durante longos períodos de tempo. Estes microbiossensores adicionarão informação essencial de diagnóstico e terapêutica e contribuirão para a próxima geração de plataformas baseadas em órgãos-num-chip a acelerando a tradução clínica dos nano-sistemas libertadores de fármacos.
O objetivo deste projeto é o desenvolvimento de um fígado-num-chip órgão-modelo na avaliação toxicológica de fármacos com microbiossensores integrados de pH extracelular e intracelular e de temperatura Fig1 annex. Este modelo celular in-vitro, projetado para teranóstico de cancro, será essencial para a determinação da eficiência das NPMGs desenvolvidas como nano-sistemas de libertação controlada de fármacos, através da alteração do pH e da temperatura, permitindo estudos celulares, com monitorização em tempo real e por longos períodos de tempo, do efeito da resposta celular à quimioterapia localizada.
A equipa multidisciplinar deste projeto determina o seu sucesso. Mais ainda, foi concedida uma bolsa Fulbright ao membro da equipa, RR, para trabalhar no Harvard-MIT HST com o membro, AK, na temática da proposta.
