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O adenocarcinoma ductal pancreático (PDAC) é uma neoplasia altamente agressiva, frequentemente diagnosticada em estádios avançados devido à ausência de sintomas específicos e ao desenvolvimento precoce de metástases. Atualmente, a quimioterapia sistémica constitui a principal opção terapêutica para doentes com PDAC metastático. No entanto, a elevada heterogeneidade genética e o tecido conjuntivo denso característico do microambiente tumoral do PDAC promovem uma forte resistência aos fármacos, rápida disseminação e uma taxa de sobrevivência aos cinco anos muito reduzida. Além disso, a quimioterapia convencional apresenta um perfil farmacocinético desfavorável e elevada toxicidade sistémica. Este contexto alarmante evidencia a necessidade urgente de desenvolver estratégias terapêuticas multifuncionais e seletivas que permitam controlar com precisão a administração espaçotemporal de fármacos, aumentando a eficácia e reduzindo os efeitos adversos.A presente tese descreve a preparação e caracterização de micelas biomiméticas e multifuncionais como estratégia de terapêutica-alvo para induzir ação sinérgica no tratamento do PDAC metastático.Inicialmente, micelas multifuncionais responsivas a esterases foram desenvolvidas para ultrapassar as limitações clínicas do fármaco paclitaxel (PTX), promovendo transporte direcionado e libertação controlada em resposta à elevada atividade enzimática do microambiente tumoral do PDAC. A vitamina D3 (VD3), com atividade anticancerígena intrínseca, foi conjugada ao polietilenoglicol (PEG), formando unidades estruturais anfifílicas (VD3–PEG) responsivas a esterases e capazes de se auto-organizar em micelas. Pelo método de evaporação do solvente, obteve-se uma encapsulação eficiente de PTX, originando micelas PTX+VD3–PEG estáveis e com tamanho de partícula homogéneo. As micelas também demonstraram a capacidade de libertarem simultaneamente PTX e VD3 em condições que mimetizam o microambiente tumoral, evitando a sua libertação prematura em tecidos saudáveis. Estudos in vitro em modelos 2D e 3D de células humanas de PDAC (BxPC-3) evidenciaram internalização eficiente das micelas e libertação intracelular rápida de PTX e VD3, resultando em atividade anticancerígena sinérgica superior ao PTX livre. Estes resultados foram corroborados num modelo tumoral in ovo, no qual as micelas PTX+VD3–PEG evidenciaram atividade antitumoral superior à da nanoformulação clínica Abraxane®, demonstrando a dupla função da VD3 como elemento estrutural e agente terapêutico potenciador da eficácia do PTX.Posteriormente, explorou-se a funcionalização biomimética com membranas celulares, integrando as propriedades terapêuticas das micelas PTX+VD3–PEG com características biointerfaciais de membranas celulares para promover uma ação terapêutica altamente seletiva. Particularmente, membranas de macrófagos foram utilizadas para estabelecer um protocolo reprodutível para a preparação de nanopartículas biomiméticas. Para além das micelas VD3–PEG, foram preparados diferentes tipos de nanopartículas, com o objetivo de demonstrar que as suas propriedades físico-químicas influenciam a uniformidade e a estabilidade do revestimento. Estudos in vitro com macrófagos M1 e M2 e com linhas celulares de tumores “frios” BxPC-3, U-251 e MDA-MB-231 demonstraram que o revestimento confere evasão à vigilância imunológica e tropismo tumoral. O protocolo desenvolvido foi aplicado à preparação de micelas PTX+VD3–PEG revestidas com membranas isoladas de células de PDAC (PTX+VD3–PEG/PCCM), explorando mecanismos de direcionamento homotípico para reconhecimento específico de células cancerígenas.Por fim, as micelas PTX+VD3–PEG/PCCM foram incorporadas num hidrogel sensível à temperatura, criando um sistema do tipo reservatório capaz de proporcionar uma exposição terapêutica prolongada e de maximizar a interação com tumores primários e metastáticos. Num modelo pré-clínico de PDAC metastático, este sistema promoveu remoção eficaz de tumores primários e suprimiu significativamente a progressão metastática após uma única administração intraperitoneal, superando monoterapias com PTX ou VD3 e micelas não revestidas. Os resultados foram atribuídos à ação combinada das micelas multifuncionais, ao revestimento biomimético e à retenção localizada mediada pelo hidrogel, permitindo ultrapassar barreiras biológicas associadas ao PDAC metastático. Coletivamente, os resultados apresentados nesta tese evidenciam, de forma integrada, o potencial das micelas PTX+VD3–PEG revestidas com membranas celulares como uma abordagem terapêutica promissora para superar limitações clínicas atuais e impulsionar novas estratégias no tratamento do PDAC.

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is an exceptionally aggressive malignancy that is frequently diagnosed at advanced stages due to the absence of specific clinical symptoms and early metastasis. Currently, systemic administration of multi-agent chemotherapy regimens remains the cornerstone of treatment for patients with metastatic PDAC. However, the dense and desmoplastic stroma, as well as cancer cell-intrinsic factors within PDAC TME, contribute to the pronounced resistance to chemotherapy, marked tumor progression, and dismal patient survival. Besides, conventional chemotherapeutic agents typically evidence poor tumor accumulation, accelerated blood clearance, limited effectiveness, and severe off-target toxicity. This alarming clinical scenario underscores the urgent need to develop multifunctional therapeutic strategies that precisely control the spatiotemporal delivery of chemotherapeutic agents while minimizing systemic toxicity. In this context, nanotechnology-driven therapeutics offer a promising alternative to improve the precision, efficacy, and safety of chemotherapy for PDAC.The present doctoral thesis focuses on the preparation and characterization of fully biofunctional and biomimetic micelles to improve PDAC-targeted therapy.Initially, multifunctional enzyme-responsive micelles were developed to overcome the clinical limitations of the chemotherapeutic agent paclitaxel (PTX). Accordingly, vitamin D3 (VD3), which possesses intrinsic anticancer properties, was conjugated to polyethylene glycol (PEG) through esterase-cleavable linkages, forming amphiphilic building blocks (VD3–PEG) that self-assembled into micelles. PTX was efficiently encapsulated via solvent evaporation, yielding stable PTX+VD3–PEG micelles with a narrow particle-size distribution. The resulting PTX+VD3-PEG micelles demonstrated esterase-triggered disassembly, enabling the simultaneous release of PTX and VD3 under TME-mimicking conditions, while limiting premature PTX leakage in healthy tissues. In vitro studies using 2D and 3D models of human PDAC cells (BxPC-3) demonstrated efficient cellular uptake of PTX+VD3–PEG micelles and rapid intracellular co-delivery of VD3 and PTX, resulting in a significantly enhanced synergistic anticancer activity compared with free PTX. These findings were further confirmed in a clinically relevant in ovo tumor model, where PTX+VD3–PEG micelles outperformed the clinically approved nanoformulation Abraxane®, highlighting the dual structural and therapeutic roles of VD3, which synergistically enhance PTX efficacy.Subsequently, biomimetic functionalization was explored to combine the therapeutic performance of PTX+VD3–PEG micelles with the bio-interfacing characteristics of cell membranes, aiming for a highly specific therapeutic efficacy. Macrophage membrane coating was initially explored as a model cell membrane to establish a reproducible workflow for preparing biomimetic nanoparticles. In addition to VD3–PEG micelles, different types of nanoparticles were prepared to demonstrate that their physicochemical properties influence coating uniformity and stability. In vitro studies using M1-like and M2-like macrophages, as well as a panel of immune "cold" cancer cell lines (BxPC-3, U-251, and MDA-MB-231), demonstrated that macrophage membrane coating confers immune evasion and natural tumor tropism capabilities to nanoparticles. The developed reproducible workflow provided a reliable foundation for the subsequent preparation of PTX+VD3–PEG micelles coated with pancreatic cancer cell membranes (PTX+VD3–PEG/PCCM) to exploit homotypic targeting mechanisms and achieve highly specific recognition of cancer cells.Finally, PTX+VD3–PEG/PCCM micelles were incorporated into a temperature-responsive hydrogel to create a depot system that provides prolonged therapeutic exposure and repeated interactions with both primary and metastatic tumors. In a preclinical in vivo model of metastatic PDAC, this system enabled an effective primary tumor ablation and significantly suppressed metastatic progression after a single intraperitoneal administration, outperforming PTX and VD3 monotherapies and uncoated micelles. These improved therapeutic outcomes were attributed to the combination of multifunctional PTX+VD3–PEG micelles, the biointerfacial properties imparted by PCCM coating, and localized hydrogel-mediated micelle retention, which together address the biological barriers of metastatic PDAC.Collectively, these findings highlight the potential of PTX+VD3–PEG micelles coated with cell membranes as a promising therapeutic strategy to overcome current clinical limitations and advance PDAC treatment.