Biodegradable Polymers Grafted onto Multifunctional Mesoporous Silica Nanoparticles for Gene Delivery
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Polímeros biodegradáveis enxertados em nanopartículas de sílica mesoporosa multifuncionais para terapia gênica
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Resumo
Polímeros biodegradáveis possuem um potencial significativo para aplicações em diferentes áreas, visto que a flexibilidade permite a obtenção de materiais com grande diversidade de propriedades físicas e mecânicas. A policaprolactona (PCL) e os derivados de quitosana (CS) têm a capacidade de formar estruturas que aderem à superfície de nanopartículas de sílica mesoporosa (MSNs) e suas redes porosas. As características inovadoras das PCL/MSNs e CS/MSNs desenvolvidas, como a baixíssima taxa de degradação in vivo, a rede de poros ordenada, o tamanho e a forma uniformes e ajustáveis das partículas, o alto volume de poros e a área superficial, a não toxicidade e a biocompatibilidade, entre outras, são responsáveis por seu uso favorável como dispositivo de entrega de genes e tornam essa conjugação um excelente biomaterial para essa aplicação. No presente estudo, investigamos a síntese de nanopartículas de sílica MCM-41 covalentemente enxertadas com PCL e CS e seu uso como um potencial carreador de RNA de interferência pequeno (siRNA). As características físico-químicas e morfológicas, bem como a aplicabilidade de MSNs funcionalizadas como plataformas para entrega de genes, foram avaliadas. Nossos resultados confirmaram que as MSNs funcionalizadas com sucesso com PCL e CS mantiveram sua morfologia e arranjo de poros típicos. Além disso, a modificação da superfície foi preservada com sucesso. Ensaios in vitro de biocompatibilidade e citotoxicidade sugerem a capacidade das MSNs de promover a internalização passiva e indicam o potencial desse material como um sistema de entrega de genes para células de câncer cervical (HeLa).
Abstract
Biodegradable polymer possesses significant potential for applications in different fields, since flexibility gives rise to materials with great physical and mechanical property diversity. The poly-caprolactone (PCL) and chitosan derivatives (CS) have the ability to form scaffolds, which adhere to the surface of mesoporous silica nanoparticles (MSNs) and its porous networks. The novel characteristics of the developed PCL/MSNs and CS/MSNs, such as very low in vivo degradation rate, ordered pore network, uniform and tunable size and shape of the particles, high pore volume and surface area, non-toxicity, and biocompatibility, among others, are responsible for its favorable gene delivery device and makes this conjugation a very good biomaterial for this application. In the present study, we investigated the synthesis of silica nanoparticles MCM-41 covalently grafted with PCL and CS and their use as a potential small interfering RNA (siRNA) carrier. The physical–chemical and morphological characterizations, as well as the applicability of functionalized MSNs as platforms for gene delivery, were assessed. Our results confirmed that MSNs that were successfully functionalized with PCL and CS kept their typical morphology and pore arrangement. Furthermore, their surface modification was successfully held. In vitro biocompatibility and cytotoxicity assays suggest the ability of MSNs to support passive uptake and indicated the potential of this material as a gene delivery system for cervical cancer cells (HeLa).
Assunto
Polímeros, Dióxido de Silício, Terapia Genética
Palavras-chave
MCM-41, Poly-caprolactone, Chitosan, Surface functionalization, Bioapplication
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