Desenvolvimento e estudo em microcanais de fluidos inovadores análogos ao sangue baseados em vesículas unilamelares gigantes

O escoamento sanguíneo é um dos temas de grande interesse para a comunidade científica. Assim, a busca de fluidos que sejam análogos ao sangue bem como o estudo do seu escoamento em microcanais, tal como acontece com o sangue nos capilares, continua a ser alvo de investigação. Numa primeira fase deste trabalho, procedeu-se ao desenvolvimento de um modelo inovador para produzir glóbulos vermelhos artificiais, constituído por Vesículas Unilamelares Gigantes, vulgarmente designadas Giant Unilamellar Vesicles (GUVs), com três concentrações diferentes. Pretende-se que estas vesículas tenham um comportamento reológico idêntico ao escoamento dos glóbulos vermelhos (GVs) em microcanais, permitindo assim proceder a vários estudos hemodinâmicos. No desenvolvimento destas vesículas, foi verificado que as mais adequadas são constituídas por uma mistura natural de lípidos e lecitina de soja. Foi realizado um estudo relativamente à sua concentração, onde se verificou que, com o aumento da quantidade da lecitina de soja nas soluções, a concentração de GUVs tende a aumentar. Foi também realizado um estudo relativo aos diâmetros dos GUVs para verificar se estes se aproximavam em termos de tamanho dos GVs, onde foi verificado que a maioria dos GUVs possuem diâmetros com dimensões entre os 5 e 7 μm, tal como os GVs. Foi ainda verificado que a solução com a menor concentração de lecitina de soja possui uma maior quantidade de GUVs com diâmetros entre os 5 e 7 μm. Na segunda fase, foi estudado experimentalmente o escoamento das três soluções de GUVs em microcanais hiperbólicos, com três caudais diferentes, com o objetivo de visualizar a Camada Livre de Células (CLC), determinar a deformação e estudar as velocidades destes. Foi verificado que existe a formação de CLC em todas as concentrações e que aumenta com o aumento do caudal. Relativamente à deformação, esta é bastante mais evidente na contração do microcanal onde a taxa deformação é máxima. Para o caso da velocidade, foi observado um aumento bastante significativo e linear da velocidade na região da contração do microcanal hiperbólico e uma velocidade baixa e aproximadamente constante a montante e jusante da contração. vi Por fim, foi também realizado o estudo reológico dos GUVs, de forma a investigar se estes têm uma viscosidade próxima do sangue. Foi verificado que os GUVs apresentam uma viscosidade inferior à do sangue total e que existe um ligeiro aumento da viscosidade dos GUVs com o aumento da sua concentração. Por último, também foi efetuada uma comparação da viscosidade da solução de GUVs com uma solução de 5% de Hematócrito (Hct) em soro fisiológico, onde foi verificado que ambas as viscosidades são muito próximas.

Haemocompatibility of iron oxide nanoparticles synthesized for theranostic applications: a high-sensitivity microfluidic tool

The poor heating efficiency of the most reported magnetic nanoparticles (MNPs), allied to the lack of comprehensive biocompatibility and haemodynamic studies, hampers the spread of multifunctional nanoparticles as the next generation of therapeutic bio-agents in medicine. The present work reports the synthesis and characterization, with special focus on biological/toxicological compatibility, of superparamagnetic nanoparticles with diameter around 18 nm, suitable for theranostic applications (i.e. simultaneous diagnosis and therapy of cancer). Envisioning more insights into the complex nanoparticle-red blood cells (RBCs) membrane interaction, the deformability of the human RBCs in contact with magnetic nanoparticles (MNPs) was assessed for the first time with a microfluidic extensional approach, and used as an indicator of haematological disorders in comparison with a conventional haematological test, i.e. the haemolysis analysis. Microfluidic results highlight the potential of this microfluidic tool over traditional haemolysis analysis, by detecting small increments in the rigidity of the blood cells, when traditional haemotoxicology analysis showed no significant alteration (haemolysis rates lower than 2 %). The detected rigidity has been predicted to be due to the wrapping of small MNPs by the bilayer membrane of the RBCs, which is directly related to MNPs size, shape and composition. The proposed microfluidic tool adds a new dimension into the field of nanomedicine, allowing to be applied as a highsensitivity technique capable of bringing a better understanding of the biological impact of nanoparticles developed for clinical applications.