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
Pormenor de homem a folhear um livro

M50 - Programa de Formação Universitária para Maiores de 50 anos.

Seminário do Centro de Física Teórica e Computacional, por Pedro Jorge (Departamento de Física, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, and Centro de Fotónica Aplicada do INESC TEC, Portugal).

Fotografia de sinal identificativo de vinha

Apresentação de candidaturas até 28 de fevereiro.

Fotografia de árvores sem folhas e de bancos de jardim

Estudantes de pós-graduação em Matemática da Faculdade de Ciências da ULisboa falam, de forma descontraída e informal, sobre o seu trabalho.

Seminário Doutoral II (Doutoramento em Biologia), por Ana Sofia Lopes.

Seminário do Centro de Estatística e Aplicações da Universidade de Lisboa e do Centro de Matemática Computacional e Estocástica, por Bruno Santos (Stockholm University, Sweden).

Conferência do Centro Interuniversitário de História das Ciências e da Tecnologia, por Luís Campos Ribeiro (CIUHCT, Ciências ULisboa).

Hi-Phi Seminar, por Ana Simões (CIUHCT/Ciências) e Ana Matilde Sousa (CIEBA/FBAUL).

Título/data/local do evento, logótipo do projeto e fotografia da oradora

Seminário TWIN2PIPSA, por Sophie Jackson (Yusuf Hamied Department of Chemistry, University of Cambridge).

Theory of Computing Seminar, por Mateusz Skomra (LAAS/CNRS).

Título do evento, sobre uma fotografia do Large Hadron Collider

The objective of the course is to introduce the physics, analysis methods and results on the physics areas covered by the LHC experiments.

Seminário Doutoral II (Doutoramento em Biologia), por Susana Martins.

Colóquio de Matemática, por José Francisco Rodrigues (DM-Ciências ULisboa).

Título/data/local do evento e logótipos dos organizadores

O Departamento de Matemática e o Núcleo de Estudantes de Matemática e Matemática Aplicada associam-se às celebrações do Dia Internacional da Matemática.

Logótipo do Dia Internacional da Matemática, sobre um fundo branco

Atividades a decorrer em Ciências ULisboa nos dias 13 e 14 de março.

Seminário do Centro de Estatística e Aplicações da Universidade de Lisboa e do Centro de Matemática Computacional e Estocástica, por Gustavo Soutinho (Faculdade de Economia da Universidade do Porto - FEP e Instituto Superior de Saúde Pública da Universidade do Porto - ISPUP).

Mão humana a interagir com um ecrã virtual

Novos prazos de submissão de candidaturas a projetos IC&DT e PeX.

Fotografia de participantes numa anterior edição da Jobshop Ciências

O maior evento de empregabilidade de Ciências, a decorrer nos dias 09 e 10 de abril.

23 de abril de 2024 assinalamos o 113.º aniversário da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa.

Título e data do evento, inseridos em fotografia de cinco jovens em contexto de investigação

Pré-inscrições já disponíveis!

Título do prémio

As candidaturas decorrem até ao dia 31 de maio.

Título/data do evento, logótipos das entidades organizadoras e fotografia de Lisboa (Castelo de S. Jorge e respetiva colina)

Inscrição (taxa reduzida) até 20 de março.

Título/data/local do evento, logótipos das entidades organizadoras e várias fotografias da orla costeira e de pessoas

Inscrições preferencialmente até 01 de março.

Logótipo do evento, sobre um fundo branco

Um evento de reunião da comunidade nacional nas diversas vertentes da informática, com a ambição de ser o fórum de eleição para a divulgação, discussão e reconhecimento de trabalhos científicos.