doctoralThesis
Desenvolvimento de radiofármacos luminescentes para o diagnóstico do câncer de colorretal
Desenvolvimento de radiofármacos luminescentes para o diagnóstico de câncer colorretal
Autor
VIANA, Rodrigo da Silva
Institución
Resumen
O câncer de colorretal é uma das doenças mais preocupantes ao redor do mundo, principalmente pelo seu elevado grau de incidência e mortalidade. Uma alternativa para solucionar este problema está no uso de biomarcadores nanoparticulados que auxiliem na identificação da doença o mais cedo possível. Neste âmbito, o uso de nanopartículas luminescentes e/ou radioativas são excelentes alternativas na produção desta classe de materiais. Este trabalho reporta o design de duas classes de nanomateriais, os derivados da cerâmica NaYF₄ contendo 5% de Európio (NaYF₄:5%Eu) e o composto híbrido formado pela combinação de SiO₂ amorfo com complexo de Európio (Eu-ácido dipicolínico; EuDPA⸦SiO₂-NH₂), visando explorar sua luminescência para ensaios de bioimagem. Adicionalmente, incorporou-se aos compostos supracitados aos radioisótopos I-123 e Lu-177, respectivamente, buscando-se a obtenção de sistemas de diagnóstico multifuncionais. Para produção do material à base de NaYF₄:5%Eu, utilizou-se protocolo previamente estabelecido na literatura. Posteriormente as partículas foram conjugadas com pequenas moléculas orgânicas aromáticas (ácido p-cumárico, tirosina, BODIPY e fitalocianina de zinco (ZnPC)), buscando-se incrementar a especificidade do biomarcador luminescente em células de câncer de colorretal (HT-29). Três destas partículas conjugadas foram selecionadas para reações de incorporação do I-123. A síntese do EuDPA⸦SiO₂-NH₂ também foi realizada utilizando-se metodologias reportadas na literatura e o material foi testado como biomarcador, analogamente ao composto anterior. A incorporação do Lu-177 neste composto foi obtida pela adição do radioisótopo in situ durante o processo de síntese. Os nanocompostos sintetizados foram caracterizados por diferentes técnicas avaliando suas propriedades morfológicas, químicas, composicionais, térmicas, biológicas e ópticas. Adicionalmente, os materiais radiomarcados foram analisados em relação a sua absorção celular e/ou imageamento in vivo (SPECT/CT). Os resultados revelam que ambas as classes de nanomateriais apresentaram aprimoramento na biomarcação luminescente a nível citoplasmático. Por fim, o composto ¹⁷⁷Lu-EuDPA⸦SiO₂-NH₂ foi testado preliminarmente em camundongos nude através de administração intratumoral, o que revelou o seu potencial como marcador multimodal através da captação de radiação gama através de imagens de SPECT/CT. CAPES CNPq FACEPE Colorectal cancer is one of the most worrisome diseases around the world, mainly because of its self-reported incidence and mortality. An alternative to solving this problem is the use of nanoparticulate bioprobes that support existing techniques for identifying the disease as early as possible, thus increasing the patient's survival rate. In this context, the use of luminescent and/or radioactive nanoparticles are excellent alternatives in the production of those nanomaterials. The present manuscript reports the synthesis, characterization and use of two classes of nanomaterials, the NaYF₄:5%Eu derivatives and the hybrid compound formed from the combination of SiO₂ and Europium complex (EuDPA⸦SiO₂-NH₂), in order to exploit its luminescence for bioimaging assays. In addition, radioisotopes I-123 and Lu-177 were incorporated into the aforementioned compounds, respectively, seeking to obtain multifunctional systems. For the production of NaYF₄:5%Eu based material was used a protocol previously described in the literature. The nanoparticles were conjugated with small organic aromatic molecules, seeking to increase the specificity of the luminescent bioprobes in colorectal cancer cells (HT-29). Therefore, three of these conjugated nanoparticles were selected for I-123 incorporation reactions. On the other hand, the synthesis of the EuDPA⸦SiO₂-NH₂ hybrid compound was also performed using methodologies reported in the literature and the final material was tested as a luminescent bioprobe in HT-29 cells. Incorporation of Lu-177 into this compound was accomplished by the addition of the in situ radioisotope during the synthetic protocol. Both nanomaterials were evaluated for their use as biomarker in in vitro assays. The nanocomposites synthesized were characterized by their structural, morphological, chemical / compositional, thermal, biological and optical properties. In addition, the radiolabeled materials were analyzed for their cellular uptake assays. The results show that nanoparticles based on NaYF₄:5%Eu have shown improvement in the biomarking of HT-29 cells at the cytoplasmic level. The results for the EuDPA⸦SiO₂-NH₂ nanoparticles presented similar behavior, with efficiency in the labeling of HT-29 cells at the cytoplasmic level. Finally, the compound was preliminarily tested in nude mice by intratumoral administration, which revealed its potential as a multimodal marker through the uptake of gamma radiation by SPECT / CT images.