Seminário

Lipid and polymer-based nanoparticles for gene delivery

Using colloidal science and microfluidics to control particle size and structure

Transmissão através de Videoconferência

Por Bruno Silva (International Iberian Nanotechnology Laboratory, Braga, Portugal).

Lipid-based nanoparticle systems such as liposomes, lipid-DNA complexes (i.e. lipoplexes), lipid-polymer-DNA complexes (lipopolyplexes) and cubosomes, hold the promise of becoming efficient drug and gene delivery systems for therapeutic applications [1]. Nevertheless, while many recent advances have led to special targeting functions and controlled release of the drugs, there are still strong limitations at the level of controlling the structures and sizes of particles. In this lecture, I will show three examples of ongoing research at our group aimed at addressing these challenges. Namely how we can use colloidal science, advanced characterization methods and microfluidic devices to control the structure and the size of soft self-assembled nanoparticles.

In the first part I will introduce a new methodology based on Fluorescence Cross-Correlation Spectroscopy (FCCS) that is ideally suited to characterize complex formulations involving multiple components such as lipoplexes and lipopolyplexes. Starting with the first case, by labeling lipids and DNA with two spectrally-resolved fluorescent dyes, FCCS can follow the correlations between the motions of liposomes and DNA as they diffuse in-and-out of a confocal volume. Hence the cases where lipids and DNA move together in the same particles can be distinguished from those where they move independently. This approach allows us not only to quantify the extent of association between liposomes and DNA to form the new nanoparticles, but also to quantify the average number of plasmid DNA molecules encapsulated per nanoparticle, which is a therapeutically-relevant parameter [2].

In the second part of this talk, I will talk about lipopolyplexes, which are core-shell nanoparticles composed of a polycation-DNA core enveloped by a lipid membrane. Also here FCCS provides unprecedented information about the interactions between the different formulation components, which are crucial to understand the assembly process of these systems. With this information, the assembly process of the formulations and their respective structures can be optimized towards more efficient systems [3]. In the third part of this talk, I will show how microfluidic chips (devices that involve precise control and manipulation of fluids under sub-millimeter confinement), can be used to manipulate the assembly of soft materials at the micro/nano-scale and lead to the formation of particles of customized size [4,5]. In particular, we employ a solvent-exchange strategy using a microfluidic device to achieve rapid and controlled mixing of monoolein and water, obtaining cubosomes of tunable size and low polydispersity. By manipulating the ratio between the flows of water and an ethanol-monoolein solution, we were able to tune the size of the cubosome nanoparticles within a range of 90-280 nm, achieving smaller sizes when increasing the flow rate ratio of water to monoolein. Cubosomes are promising vehicles for drug delivery, and the ability to customize their size opens the way to new therapeutic possibilities.

References:
[1] R Gaspar, F. Coelho, B.F.B. Silva, “Lipid-Nucleic Acid Complexes: Physicochemical Aspects and Prospects for Cancer Treatment” Molecules. 25, 2020, 5006 [Link]
[2] A.I. Gómez-Varela, R. Gaspar, A. Miranda, J.L. Assis, R.R.H.F. Valverde, M. Einicker-Lamas, B.F.B. Silva, P.A.A. De Beule, “Fluorescence Cross‐Correlation Spectroscopy as a valuable tool to characterize cationic liposome‐DNA nanoparticle assembly” J. Biophotonics 2020, doi:10.1002/jbio.202000200 [Link]
[3] J.L. Paris, R. Gaspar, F. Coelho, P. De Beule, B.F.B. Silva, MS. in preparation
[4] A. Jahn, S. M. Stavis, J. S. Hong, W. N. Vreeland, D. L. DeVoe, M. Gaitan, “Microfluidic mixing and the formation of nanoscale lipid vesicles” ACS Nano, 4, 2010, 2077–2087
[5] C. Ferreira, M. Barros, D. Gomes, C. Botelho, A. Chícharo, E. Real Oliveira, B.F.B. Silva, MS. in preparation


Transmissão em direto via Zoom.

11h00-12h00
CFTC - Centro de Física Teórica e Computacional

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Uma oportunidade para debater o tema do Doutoramento em Ambiente Empresarial e para refletir sobre a importante temática do relacionamento entre a academia e as empresas - inscrições a decorrer.

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Brevemente serão disponibilizados mais 6 cursos, estando já previsto um na área da Biotecnologia Marinha, programado para início de outubro.

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O principal objetivo desta formação é capacitar doutorandos e doutorados de instituições de ensino superior e centros de investigação para os temas de empreendedorismo, inovação e transferência de conhecimento, permitindo-lhes perceber de que forma podem potenciar ainda mais o impacto gerado pelo

Geometry & Physics Seminar, por Vadim Lebovici (Univ. Paris-Sud & E.N.S.).

Colóquio de Matemática, por Jean-Baptiste Casteras (CMAFcIO, FCUL).

Geometry & Physics Seminar, por Azizeh Nozad (IPM, Iran).

Seminário Helena Avelar de Astronomia e Astrologia Antiga, por Eunice Santos (Universidade de Lisboa).

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Ação de formação para docentes, por Sofia Sá.

Sessão no âmbito do Lisbon Workshop Series.

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O prazo de submissão de resumos termina no dia 30 de abril.

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Ciência Aberta e Inovação: uma abordagem colaborativa, transparente e acessível.

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Curso com candidaturas a decorrer.

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Candidaturas para estudantes regulares da ULisboa até 28 de março de 2023.

Conferência do Centro Interuniversitário de História das Ciências e da Tecnologia, por Quintino Lopes (IHC, NOVA FCSH / U. Évora).

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As candidaturas à 10.ª edição decorrem até 30 de junho de 2023.

As candidaturas estão abertas até 26 de maio de 2023.

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Inscrições para Monitores até 31 de maio.

Título/data do evento, logótipo da Rede MAR e fotografia do mar

Applications from 01 June to 15 June 2023.

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