Publicação
Multifunctional magnetic nanoparticles for targeted Alzheimer's Disease theranostics
| Resumo: | A doença de Alzheimer (DA) é uma doença neurodegenerativa caracterizada pela acumulação de oligómeros de β-amiloide (OβA) e fibrilas, sendo ainda limitadas as estratégias eficazes para o seu diagnóstico precoce e tratamento. Um dos principais desafios na nanomedicina reside na capacidade limitada dos agentes terapêuticos e de diagnóstico em transpor a barreira hematoencefálica (BHE), restringindo a sua entrega no cérebro. Esta tese de doutoramento explora o desenvolvimento de nanopartículas multifuncionais superparamagnéticas de óxidos de ferro (SPIONs), encapsuladas em nanopartículas poliméricas e funcionalizadas com ligandos para combinar tanto a translocação através da BHE, como o reconhecimento de OβA. O péptido PepH3, um “shuttle” da BHE, e o domínio de cadeia leve variável (VL) de um anticorpo anti-OβA, usados individualmente ou no complexo VL-PepH3, foram conjugados a SPIONs encapsulados em nanopartículas de PLGA-PEG (NPs), de modo a integrar funções de transporte através da BHE e reconhecimento específico de OβA. As nanoformulações obtidas foram amplamente caracterizadas quanto às suas propriedades físico-químicas, estabilidade coloidal e relaxação magnética. Todas demonstraram aplicabilidade como agentes de contraste para ressonância magnética de imagem (RMI), apresentando valores de relaxação transversal (r2) superiores aos de formulações utilizadas clinicamente. A atividade biológica de todas as formulações de NPs foi avaliada in vitro em células endoteliais cerebrais humanas (HBEC-5i), com foco na toxicidade, internalização celular e translocação através da BHE. As proteínas VL e VL-PepH3 foram igualmente testadas quanto à sua capacidade de inibir a fibrilização de OβA, revelando efeitos moderados e limitados, respetivamente. A conjugação com o PepH3 e o complexo VL-PepH3 aumentou significativamente a internalização das NPs em células endoteliais, ao passo que o VL isolado manteve níveis de internalização semelhantes aos controlos não conjugados. Estes resultados demonstram a capacidade do PepH3 em potenciar a interação das NPs com a BHE. Apesar disso, a eficiência de translocação através da BHE permaneceu baixa, provavelmente devido ao sequestro intracelular das NPs; contudo, a integridade da barreira foi preservada, confirmando a biocompatibilidade dos nanosistemas. Em suma, este trabalho estabelece, como prova de conceito, o desenvolvimento de uma nanoplataforma de teranóstico que alia o potencial de contraste por RMI à capacidade de reconhecimento precoce de β-amiloide. No entanto, evidencia a necessidade de otimizações adicionais para reforçar a translocação através da BHE e o direcionamento específico para a ligação a OβA. |
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| Autores principais: | Chaparro, Catarina Isabel Parente |
| Assunto: | Alzheimer’s disease nanoparticles SPIONs blood-brain barrier PepH3 anti-body fragments |
| Ano: | 2025 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | tese de doutoramento |
| Tipo de acesso: | acesso embargado |
| Instituição associada: | Universidade Nova de Lisboa |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | Repositório Institucional da UNL |
| Resumo: | A doença de Alzheimer (DA) é uma doença neurodegenerativa caracterizada pela acumulação de oligómeros de β-amiloide (OβA) e fibrilas, sendo ainda limitadas as estratégias eficazes para o seu diagnóstico precoce e tratamento. Um dos principais desafios na nanomedicina reside na capacidade limitada dos agentes terapêuticos e de diagnóstico em transpor a barreira hematoencefálica (BHE), restringindo a sua entrega no cérebro. Esta tese de doutoramento explora o desenvolvimento de nanopartículas multifuncionais superparamagnéticas de óxidos de ferro (SPIONs), encapsuladas em nanopartículas poliméricas e funcionalizadas com ligandos para combinar tanto a translocação através da BHE, como o reconhecimento de OβA. O péptido PepH3, um “shuttle” da BHE, e o domínio de cadeia leve variável (VL) de um anticorpo anti-OβA, usados individualmente ou no complexo VL-PepH3, foram conjugados a SPIONs encapsulados em nanopartículas de PLGA-PEG (NPs), de modo a integrar funções de transporte através da BHE e reconhecimento específico de OβA. As nanoformulações obtidas foram amplamente caracterizadas quanto às suas propriedades físico-químicas, estabilidade coloidal e relaxação magnética. Todas demonstraram aplicabilidade como agentes de contraste para ressonância magnética de imagem (RMI), apresentando valores de relaxação transversal (r2) superiores aos de formulações utilizadas clinicamente. A atividade biológica de todas as formulações de NPs foi avaliada in vitro em células endoteliais cerebrais humanas (HBEC-5i), com foco na toxicidade, internalização celular e translocação através da BHE. As proteínas VL e VL-PepH3 foram igualmente testadas quanto à sua capacidade de inibir a fibrilização de OβA, revelando efeitos moderados e limitados, respetivamente. A conjugação com o PepH3 e o complexo VL-PepH3 aumentou significativamente a internalização das NPs em células endoteliais, ao passo que o VL isolado manteve níveis de internalização semelhantes aos controlos não conjugados. Estes resultados demonstram a capacidade do PepH3 em potenciar a interação das NPs com a BHE. Apesar disso, a eficiência de translocação através da BHE permaneceu baixa, provavelmente devido ao sequestro intracelular das NPs; contudo, a integridade da barreira foi preservada, confirmando a biocompatibilidade dos nanosistemas. Em suma, este trabalho estabelece, como prova de conceito, o desenvolvimento de uma nanoplataforma de teranóstico que alia o potencial de contraste por RMI à capacidade de reconhecimento precoce de β-amiloide. No entanto, evidencia a necessidade de otimizações adicionais para reforçar a translocação através da BHE e o direcionamento específico para a ligação a OβA. |
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