Explorando a BioImpressão 3D para Desenho de Novos Hidrogéis Biodegradáveis como Transportadores de Luteina

Objetivo temático: ODS 3: Saúde de Qualidade ODS 12: Produção e Consumo Sustentáveis

Área Científica: Ciências de Engenharia e Tecnologia

Síntese do Projeto: A luteína (LUT), um carotenóide encontrado em gemas de ovos e numa vasta gama de frutas e vegetais coloridos, tem demonstrado potencial para ser utilizado na produção de fármacos para várias doenças, como degeneração macular relacionada à idade, cancro do pulmão e de pele, e aterosclerose. Os seres humanos não podem sintetizar carotenóides, pelo que sua presença no organismo vem inteiramente da alimentação. Alguns estudos mostram que a ingestão média diária de LUT por adultos através da alimentação está muito abaixo do necessário para uma saúde ideal, portanto, os suplementos alimentares de LUT podem ser benéficos para prevenir algumas das doenças mencionadas. A biodisponibilidade da LUT é baixa, pois é instável em relação à luz, oxigênio e temperatura. Assim, para manter os benefícios fisiológicos da LUT, a sua integridade química deve ser assegurada e protegida de pró-oxidantes. Neste contexto, é necessário o desenvolvimento de um veículo de entrega viável. Existem métodos como nano e microencapsulação que podem fornecer uma barreira físico-química contra pró-oxidantes, melhorar a eficiência biológica, controlar a entrega de componentes ativos e prevenir efeitos secundários. Neste contexto, os materiais nanoestruturados representam meios de encapsulamento atraentes para a LUT. De entre os nanomateriais, os hidrogéis representam uma classe de materiais interessantes, que têm vindo a ser cada ver mais utilizados em ciência farmacêutica na construção de sistemas de liberação controlada de fármacos. A sua elevada porosidade e área de superfície, bem como a versatilidade resultante das várias possibilidades de modificação de superfície, levam ao desenvolvimento de vários sistemas biocompatíveis e biodegradáveis com enorme potencial neste campo. Neste projeto, é proposto pela primeira vez a incorporação de LUT em hidrogéis de origem natural, obtidos por impressão 3D. A ênfase será dada aos detalhes das condições de síntese e processamento dos hidrogéis, bem como aos métodos de incorporação e liberação da LUT. Serão investigados diferentes parâmetros como a quantidade de CHT razão com PEC e GEL, o período de envelhecimento dos géis, os métodos de incorporação para a LUT, entre outros. A luteína é conhecida pelas suas propriedades espectroscópicas (absorve radiação na região do visível do espectro eletromagnético) e é também um composto electroativo. Considerando essas características, e com base na grande experiência da equipe com essas duas abordagens, a espectrofotometria e a eletroquímica são adequadas para caracterizar, quantificar e avaliar a eficiência da incorporação e libertação da LUT nos hidrogéis de quitosano. Diferentes técnicas eletroquímicas, nomeadamente voltametria cíclica, de pulso diferencial e de onda quadrada serão investigadas para otimizar a monitoração eletroquímica da incorporação/liberação da LUT. Pelo nosso conhecimento, esta é a primeira vez que esses dois métodos serão usados concomitantemente para a investigação de carga e liberação de drogas. Além disso, para testar a eficácia do material, serão realizados estudos de liberação in vitro em meio fisiológico simulado utilizando lisozima, enzima responsável pela degradação do quitosano. O projeto 3DBIOGEL4HEALTH resultará da colaboração de 3 centros de investigação da Universidade de Coimbra, nomeadamente CERES, CEMMPRE e CFisUC, de forma a assegurar todas as infraestruturas/instalações e competências para o desenvolvimento do projeto, nomeadamente na síntese de aerogéis e sua caracterização físico-química, estrutural-morfológica e mecânica. Os objetivos do projeto estão alinhados com os das instituições participantes (por exemplo, funcionalização e estruturação de materiais; tecnologias verdes e ambientais), abrangem áreas científicas comuns aos centros de pesquisa envolvidos (por exemplo, nanomateriais e nanotecnologia) e atendem a alguns dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável definidos pela Agenda 2030 das Nações Unidas, nomeadamente “Boa saúde e bem-estar” (objetivo 3) e “Consumo e produção responsáveis” (objetivo 12). Por fim, vale a pena realçar que as estratégias aqui utilizadas podem ser facilmente adaptadas para o desenvolvimento de outros sistemas de liberação de compostos.

Área de intervenção: Engenharia de Materiais

Investigador Responsável na UC: Mariana Emilia Ghica

Unidade Orgânica UC: FCTUC - DEQ

Instituições participantes no Projeto: Universidade de Coimbra (UC)

Instituição Financiadora/Gestora: Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT)

Programa de Financiamento: FCT - Projetos Exploratórios 2023

Período de execução: 20/02/2025 a 19/08/2026

Custo total elegível (EUR): 49.900,93 €

Apoio financeiro público nacional: 49.900,93 €

Técnico do Projeto: Luiza Garcia

Contacto: +351 239 247 023 | luiza.garcia@uc.pt