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
Estátua representativa da biodiversidade do planeta Terra

Seminários de Tese no âmbito do Doutoramento em Biologia e Ecologia das Alterações Globais.

O encontro reúne cientistas, profissionais e estudantes de diferentes áreas e regiões do país focados em desenvolver a investigação marinha, em linha com a Década da Ciência Oceânica para o Desenvolvimento Sustentável, proclamada pelas Nações Unidas (2021-2030).

Formação modular de 13 de abril a 11 de maio - produção em permacultura.

Atividade no âmbito da Semana sobre Espécies Invasoras: Portugal & Espanha 2024, assinalada pela SPECO - Sociedade Portuguesa de Ecologia.

Logótipo da ação CLEANFOREST

Forests are exposed to multiple global change drivers, wich can constrain their ability to continue providing several ecosystem services (including climate change mitigation). Assessing responses - and underlined mechanisms -  at the whole ecosystem scale is paramount for a holistic understanding of forest response to global change.

Seminário Permanente de Filosofia das Ciências, por Jean-Baptiste Joinet (Université Jean Moulin Lyon 3, IRPhiL).

Seminário do Centro de Física Teórica e Computacional, por Eduardo V. Castro (Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Portugal).

Seminário do Departamento de Física de Ciências ULisboa, por Kora Muzic (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, FCUL).

Earth Systems Seminar, por Sandra Plecha (IDL, Centre OIE - Mines Paris).

Logótipo do Dia Aberto e fotografia de atividade de investigação

Novas vagas disponíveis para o Dia Aberto em Ciências!

Logótipo do evento

Evento final do Projeto iSEA, com inscrições até 30 de abril.

Título e data do workshop

Workshop no âmbito da recente adesão da Universidade de Lisboa à CoARA - Coalition for Advancing Research Assessment.

Título do curso

Curso Avançado CEAUL / Gades Solutions.

Título e datas de candidatura do programa, sobre um padrão em tons de roxo e laranja

Submissão de candidaturas até 14 de maio.

Os oradores plenários irão falar sobre a importância da interdisciplinaridade de forma acessível para todos, estando previstas palestras e apresentação de pósteres por alunos.

Aula aberta no âmbito da Unidade Curricular de Aprendizagem Profunda, por João Carreira (Deepmind).

Logótipo do EVM 2024

Candidaturas até 15 de maio.

Logótipo do LIP Summer Internship Program e fotografia de jovem investigador

Os estágios podem ter uma duração entre duas semanas e dois meses e realizam-se nos três polos do LIP - candidaturas até 15 de maio.

Um evento dirigido aos alunos do ensino secundário, consistindo numa palestra sobre a microscopia e em visitas aos laboratórios de microscopia/demonstrações experimentais simples.

Árvore florida

A minha Jornada pela Matemática: Descobertas, Escolhas e Desafios, por Ana Catarina Monteiro - estudante do Mestrado em Matemática (Licenciatura: Matemática).

Aula aberta no âmbito da Unidade Curricular de Aprendizagem Profunda, por Hugo Penedones (Inductiva).

O workshop contribui para aproximar a Ciência e as Políticas Públicas na construção de políticas informadas por evidências.

Composição com os nomes das Universidades participantes

Candidaturas até 25 de maio (mobilidades no 1.º semestre).

Título do prémio

As candidaturas decorrem até ao dia 31 de maio.

Inscrições até 24 de maio.

Páginas