La nanotecnología ha permitido avanzar sobre cuestiones que parecían impen- sadas, abriendo un nuevo campo de investigación básica y tecnológica. Su aplicación en la medicina no ha sido una excepción y la fabricación de sistemas nanoestructurados para transporte y liberación controlada de fármacos ha surgido como una alternativa promisoria para el tratamiento de enfermedades tales como el cáncer o el Alzheimer. Sin embargo, la diversidad de las patologías de paciente a paciente provocan que se deba tener un control preciso de la ingeniería de estos nanotransportadores de forma de dar versatilidad y eficiencia a los tratamientos. Dentro de la variedad de estos sistemas emergen los complejos basados en polímeros ya que debido a su biocompatibilidad, so- lubilidad y potencial responsividad a estímulos se convierten en excelentes candidatos para su aplicación en nanomedicina. Por ello, este trabajo de tesis se aboca al estudio de mezclas en solución acuosa de polielectrolitos y moléculas pequeñas de diversa índole, tales como tensoactivos, sales o agentes terapéuticos; junto con los complejos nanoestructurados que surgen de la misma. Por un lado se pretende abordar una caracterización fisicoquímica del proceso de ensamblado y las propiedades de los complejos resultantes; y por otro evaluar su utilización potencial como nanotransportadores de fármacos. Para tal fin, se han utilizado una gran diversidad de técnicas experimentales, tanto para caracterización volumétrica como interfacial. Entre ellas se destaca la implementación de la técnica de Efecto Kerr Electroóptico desarrollada en el curso de esta tesis. En primer lugar se utilizará un sistema compuesto de polielectrolitos aniónicos y la droga anticancerosa hidrocloruro de doxorrubicina para determinar las propiedades dieléctricas locales en sistemas de multicapas de polielectrolitos. También se presenta- rán dos sistemas responsivos a pH. El primero, mezcla de ácido poliacrílico (PAA) y el tensoactivo catiónico no comercial Gemini 12-2-12, se caracterízará en superficie y en volumen demostrándose que las interacciones polímero-surfactante dominan y determi- nan la estructura de agregados. Los mismos pueden ser modulados con el pH de forma de obtener un sistema responsivo a estímulos. El segundo sistema responsivo surge de la mezcla de hidrocloruro de polialilamina (PAH) y sales de polifosfato. A través de caracterizaciones morfológicas y termodinámicas se explicará y concluirá que la canti- dad de grupos fosfato es determinante en la responsividad; obteniéndose nanopartículas con distintos rangos de estabilidad frente al pH. Finalmente, como sistema modelo de terapias génicas, se mostrarán resultados de un sistema mezcla de ácido desoxirribonu- cléico (ADN) con un tensoactivo catiónico como el bromuro de dodeciltrimetilamonio (DTAB). El proceso de ensamblado y las interacciones que las producen en conjunto con las variaciones morfológicas se seguirán con Efecto Kerr Electroóptico. / Nanotechnology has made possible to advance on issues that years ago seemed unthinkable, opening up a new field for scientific and technological research. Its appli- cation in medicine has not been the exception and the manufacture of nanostructured systems for transport and controlled release of drugs has emerged as a promising alter- native to treatment of diseases such as cancer or Alzheimer. However, pathologies varies from patient to patient and consequently, the engineering of these nanocarriers must be precisely controlled in order to give versatility and efficiency to the treatments. Within the variety of carriers, polymer-based complexes emerge; due to their biocompatibility, solubility and potential responsiveness to stimuli they become plausible candidates for their application in nanomedicine. Therefore, this thesis work focuses on the study of mixtures in aqueous solution of polyelectrolytes and small molecules of various kinds, such as surfactants, salts or therapeutic agents, together with the nanostructured complexes that arise from them. On the one hand, it is intended to get a physicochemical characterization of the assembly process and the properties of the resulting complexes; and on the other hand, to evaluate their potential as drug nanocarriers. To achive this aim, a wide range of experimental techniques have been used, both for volumetric and interfacial characterization. Among them, the implementation of the Electrooptical Kerr Effect technique developed during the course of this thesis stands out. Firstly, a system composed of anionic polyelectrolytes and an anticancer drug, Doxorubicin hydrochloride, will be used to determine local dielectric properties in poly- electrolyte multilayer systems. Then, two pH-responsive systems will be presented. The first one, a mixture of polyacrylic acid (PAA) and a non-commercial cationic surfactant Gemini 12-2-12, will be characterized in surface and volume, showing that polymer- surfactant interactions dominate and determine the aggregate structure. They can be modulated by pH in order to obtain a stimuli-responsive system. The second one, com- posed of polyallylamine hydrocholoride (PAH) and several polyphosphate salts; through morphological and thermodynamic characterizations it will be shown and explained that the amount of phosphate groups is determinant in the responsivity; obtaining nanopar- ticles with different ranges of stability against pH. Finally, As a model system for gene therapies, results of a mixed system of deoxyribonucleic acid (DNA) with a cationic surfactant such as dodecyltrimethylammonium bromide (DTAB) will be shown. The assembly process and the interactions involved, together with morphological variations will be followed by electro-optical Kerr effect.

Made available in DSpace on 2016-03-04T13:55:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 4.pdf: 1725584 bytes, checksum: 95e2e35ced41be5b57d848564e502b68 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2014 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto de Tecnologia em Fármacos/Farmanguinhos. Rio de Janeiro, RJ, Brasil. / A nanotecnologia é uma tecnologia transdisciplinar que está sendo desenvolvida e aplicada em diversas áreas, dentre as quais cabe ressaltar a da saúde, principalmente no que tange à terapêutica e ao diagnóstico. Na oncologia os tratamentos são muito prolongados, a necessidade de exames de imagem é frequente, as doses administradas dos tratamentos são muito elevadas e a toxicidade para o paciente é, muitas vezes, o fator limitante da terapia. Com os avanços da nanotecnologia, espera-se que essas deficiências sejam resolvidas ou, pelo menos, amenizadas, tendo em vista algumas características especiais destes materiais. Entretanto, ainda não se tem clara a relação entre essas características e seus efeitos toxicológicos. Por isso, é necessário entender se os requisitos regulatórios, em termos de avaliação toxicológica, para registro de um medicamento com base em nanotecnologia, são capazes de identificar os possíveis riscos advindos desta nova tecnologia. Esse trabalho teve por objetivo comparar a abordagem regulatória da EMA, FDA e ANVISA com relação à avaliação de nanomedicamentos em comparação com medicamentos convencionais. Para isso, foi analisado o perfil toxicológico do DOXIL® em relação a doxorrubicina convencional. Esse medicamento foi escolhido para ser analisado por ser o primeiro lipossoma aprovado pelo FDA, em 1995, e pela importância da doxorrubicina no tratamento oncológico. Foram analisadas as possíveis deficiências dos testes requeridos pelas agências reguladoras e quando possível foi sugerido procedimentos para sua melhoria. Ainda nesse sentido, foi destacada a importância do compartilhamento de experiência sobre a regulamentação da nanomedicina entre os países e, mais especificamente, seu potencial para impulsionar o desenvolvimento dessa área no Brasil. Pode-se concluir que os testes toxicológicos preconizados atualmente pelas agências reguladoras dos Estados Unidos da América, União Europeia e no Brasil, apesar de estarem alinhados, não são específicos para a avaliação de nanomedicamentos. Em base às informações disponíveis, não se pode garantir que os dados gerados pela bateria de testes solicitada sejam confiáveis para o estabelecimento de uma relação risco/benefício robusta para os nanomedicamentos. Além disso, foram demonstradas muitas das limitações desses testes e algumas sugestões de melhorias para a condução dos mesmos. Ainda nesse sentido, foi ressaltada a importância da caracterização bio-físico-química de cada nanomedicamento submetido às análises. Com relação à bateria de testes toxicológicos solicitada para a avaliação do DOXIL®, pode-se concluir que seu perfil de segurança não pode ser adequadamente estabelecido pelos testes realizados. Entretanto, os dados de pós-comercialização demonstraram que seu perfil de toxicidade está bem estabelecido e que manteve alinhamento com os resultados obtidos durante o seu desenvolvimento. Não se pode, entretanto, extrapolar este mesmo comportamento para outros casos, os quais deverão seguir normativas atualizadas. À luz dessas diferenças e limitações, este estudo traz à discussão os esforços para entender melhor a aplicabilidade dos requisitos atuais de avaliação toxicológica para aprovação de nanomedicamentos e visa contribuir com a ANVISA para a implementação de um programa de avaliação toxicológica robusto para garantir o desenvolvimento seguro da nanomedicina. / Nanotechnology is a transdisciplinary technology which is under developement and is being applied in various fields, among those it is worth highlighted in health, especially with regard to the therapy and diagnosis. Oncologic treatments are very long and expensive, the need for imaging studies is frequent, treatment doses are very high and toxicity is often the limiting therapy factor for patients. The advances in nanotechnology bring a promise expectation to overcome these deficiencies and even mitigate it, taking into consideration some particular characteristics of these materials. However, there is still no clear relationship between these characteristics and their toxicological effects and more studies on this field need to be done in order to validate this as an efficient therapy alternative for those patients. Therefore, it is necessary to understand if the current regulatory requirements in terms of toxicological assessment for registration of a drug based on nanotechnology are able to identify the possible risks arising from this new technology. This study aimed to compare the regulatory approach of the EMA, FDA and ANVISA regarding the evaluation of nanodrugs compared with conventional medicines. For this, the toxicological profile of DOXIL® compared to conventional doxorubicin were reviewed. This product was chosen to be analyzed by being the first liposome approved by FDA in 1995, and the importance of doxorubicin in cancer treatment. Possible shortcomings of the tests required by regulatory agencies and possible suggested procedures for improvement were analyzed. Also in this sense, was highlighted the importance of sharing experience on nanomedicine regulation across countries, and more specifically, its potential to boost the development of this area in Brazil. It was concluded that toxicological tests currently recommended by regulatory agencies in the United States, European Union and Brazil, although they are aligned, are not specific to the assessment of nanodrugs. Based on the available information, it cannot guarantee the reliability of the data generated through the battery of tests required for establishing a robust risk / benefit ratio for nanodrugs. Moreover, were demonstrated many of the limitations of these tests and some suggestions for improvement on the conduction of such investigations. Also in this sense, was highlighted the importance of biophysicochemical characterization of each nanomedicine subjected to analysis. It could be concluded that the DOXIL® safety profile were not adequately represented by the toxicological tests performed for regulatory approval. However, the post-marketing data sustain that its toxicity profile is well established and maintained in alignment with the results obtained during its development. Notwithstanding, it is not possible to extrapolate the same behavior for other cases, which should follow new standards. In light of these discrepancies and limitations, this study brings to discussion the efforts to understand better the applicability of current toxicological assessment requirements for nanomedicines approval and aims to contribute with ANVISA to implement a robust toxicological assessment program to guarantee the safe development of nanomedice.

Os nanomateriais, nanopartículas e nanocompósitos apresentam novas propriedades físicas e químicas, que combinam as do mundo clássico com as do mundo quântico, e despontam de maneira surpreendente na ciência e na vida cotidiana impulsionando a era da nanotecnologia. Os avanços tecnológicos nessa nova ciência estão atrelados à descoberta de materiais com características inovadoras e as moléculas atualmente são peças chaves de sistemas mais elaborados e projetados para maior desempenho. A presente dissertação teve como principal proposta levantar o estado da arte da utilização da nanotecnologia em diagnóstico e terapia no panorama nacional. O trabalho abordou pesquisa bibliográfica em bases de dados e pesquisa de campo com entrevistas semi estruturadas a profissionais locais atuantes na área biomédica. A coleta de dados evidenciou o progresso da nanotecnologia em função do tempo de acordo ao crescimento do número de publicações desde os primeiros artigos publicados até o presente e mostrou que ainda é incipiente o número de referências da nanotecnologia dentro da área nuclear: IAEA/INIS 25.948, frente a MEDLINE 90.627, PubMed 102.738 e Scopus 268.299 em maio 2015. A revisão bibliográfica contextualizou e embasou os conceitos, como interação da nanotecnologia nos sistemas biológicos e também a utilização e problemática da fiscalização e regulamentação nacional. Chegou-se à conclusão que a nanomedicina no Brasil está em processo de evolução e desenvolvimento tecnológico. O País se encontra atualmente em fase de testes pré clínicos de nanomedicamentos e ainda não possui produção em escala industrial, e está na criação e implantação legislativa. O conhecimento e a tecnologia estão sediados em pólos já desenvolvidos, fundamentalmente na região sudeste, e que mesmo nesta, a nanotecnologia encontram-se numa etapa muito inicial de aplicação no setor terapêutico e diagnóstico. / Nanomaterials, nanoparticles and nanocomposites exhibit new physical and chemical properties, matching those from the classic world with the ones from the quantum world: they emerge, surprisingly, in science and everyday life, boosting the era of nanotechnology. Technological advances in this new science are linked to the discovery of materials with innovative characteristics and molecules are, nowadays, key pieces of more complex systems designed for higher performance. This work was, mainly, proposed to improve the state of the art nanotechnology use for both diagnosis and therapy, in the national scene. This work covered bibliographic research in databases and field survey with semi-structured interviews with local professionals working in the biomedical field. Data collection showed the progress of nanotechnology, as a function of time, in agreement with the growing number of publications since the first articles published to date, demonstrating that the number of nanotechnology references is still deficient, within the nuclear area: IAEA / INIS 25 948 , compared to 90,627 MEDLINE, PubMed and Scopus 268 299 102 738, in May 2015. The literature review contextualized and comprised some concepts, such as the nanotechnology interaction with biological systems and, also, its use and problems concerning supervision and national regulation. We came to the conclusion that nanomedicine, in Brazil, is under an evolution process and technological development. The country is, currently, in a preclinical testing phase of nanodrugs, which are not produced in industrial scale yet. Also, we are working for creating and establishing a legislative policy. Our knowledge and technology are based on a geographical distribution already developed, mainly, in the southeastern region. Nevertheless, even there, nanotechnology is at an early stage as to its application for therapeutic and diagnostic purposes.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Biologia, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Nanobiotecnologia, 2017. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2017-08-11T13:08:29Z No. of bitstreams: 1 2017_ItajaíOliveiradeAlbuquerque.pdf: 18628975 bytes, checksum: 9de66d122e8b501a37073df9362b20b1 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-09-20T19:11:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_ItajaíOliveiradeAlbuquerque.pdf: 18628975 bytes, checksum: 9de66d122e8b501a37073df9362b20b1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-20T19:11:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_ItajaíOliveiradeAlbuquerque.pdf: 18628975 bytes, checksum: 9de66d122e8b501a37073df9362b20b1 (MD5) Previous issue date: 2017-09-20 / As estatísticas globais mostraram aumento progressivo da incidência de câncer de pele em diversos países. A exposição cumulativa à radiação solar (ultravioleta B) nas duas primeiras décadas da vida representa fator de risco crítico para o desenvolvimento da doença. O carcinoma basocelular (CBC) é uma neoplasia com origem na derme profunda. TFD demonstra potencial inovador para tratar pacientes diagnosticados com CBC que têm contra-indicações para outras modalidades terapêuticas e que estão de acordo com os riscos de recorrência relacionados ao tratamento. Para melhor avaliar como a TFD modifica o histórico natural do CBC, é necessário realizar ensaios controlados randomizados avaliem não apenas a efetividade imediata dos protocolos, mas seus efeitos a longo prazo em termos de resposta terapêutica completa, de modo a gerar melhores evidências que orientem a prática clínica. Para responder a essas questões, foi desenhado um ensaio clínico fase II, aberto, com TFD combinada a nanoemulsão de Alumínio-Cloro Ftalocianina (TFD-AlClFc-N). A pesquisa foi projetada com dois braços de intervenções, um primeiro para definir a melhor dose - resposta patológica do CBC (30 pacientes) e um segundo para avaliar a não inferioridade da TFD em comparação ao tratamento cirúrgico, com 120 sujeitos de pesquisa. Durante a realização da primeira parte do ensaio, foi observado que a nanoemulsão de AlClFc a 10 μM apresentou permeação cutânea inadequada, observando-se histologicamente a não remissão dos tumores. / Basal Cell Carcinoma (BCC) is an epithelial neoplasm with origin in the deep dermis. Global statistics have shown the progressive increase in the incidence of skin cancer in several countries. The cumulative exposure to solar radiation (ultraviolet B) in the first two decades of the lifetime represents the critical risk for the development of the disease. TFD demonstrates innovative potential for treat patients diagnosed with BCC who may prefer best cosmetic results or have contraindications to others therapeutic modalities, which are in accordance with the risks of recurrence. Although, in order to better evaluate how TFD modify the natural history of BCC it is necessary to perform randomized controlled trials which should assess not only the immediate effectiveness of the protocols but their long-term effects in terms of complete therapeutic response, in order to generate the best evidence to guide the clinical practice. To answer these questions, it was designed a clinical trial phase II, open label, with PDT combined to a nanoemulsion of Aluminum-Chloride Phthalocyanine (PDT-AlClFc-N) to treat Superficial Basal Cell Carcinoma clinical and histologically diagnosed. The research was designed with two arms of intervention, one to define the best dose to achieve a complete pathologic answer of sBCC (30 patients) and a second branch to evaluate the non-inferiority of TFD when compared to surgery treatment (130 patients). The second arm would be a non-inferiority study to compare PDT to surgery with 120 patients. During the realization of the first part of research, it was observed the nanoemulsion of AlClFc 10 μM was not absorbed, with no histologically remission of the tumors and the trial was cancelled for ethical reasons.

Orientador: Leila Aparecida Chiavacci / Orientador no exterior: Claudie Bourgaux / Coorientador: Renata Cristina Kiatkoski Kaminski / Banca: Márcia Carvalho de Abreu Fantini / Banca: Celso Valentim Santilli / Banca: Damien Boyer / Banca: Amélie Bochot / A Convenção de Cotutela de Tese de Doutorado foi firmada entre a UNESP, e a Universite Paris-Saclay/Universite Paris Sud, visando à realização de tese em cotutoria, e à dupla títulação, em projeto subsidiado pela CAPES/COFECUB, FAPESP, e PADC/FCF/UNESP / Resumo: Sistemas teranósticos consistem em um único dispositivo contendo agentes terapêuticos e de diagnóstico e tem ganhado atenção nas pesquisas atuais por melhorar o tratamento de doenças como câncer, podendo diminuir efeitos colaterais, diminuir toxicidade em células não cancerígenas e permitir o monitoramento do tratamento. Os pontos quânticos (PQs) vem sendo usado como agentes de imagem para realizar o monitoramento ótico em investigações in vivo e in vitro. Dentre eles, o ZnO tem se destacado por ser mais barato, mais biocompatível e menos tóxico do que os utilizados comumente (SeCd, PbS, etc). O objetivo deste trabalho foi desenvolver sistemas teranósticos constituídos de nanocarreadores à base de lipídeos contendo pontos quânticos a base de ZnO, como guias luminescentes de células cancerígenas, e um fármaco modelo para tratamento do câncer. Primeiramente, foi estudada a síntese de pontos quânticos de ZnO/ZnS (estrutura de casca/caroço) pelo processo sol-gel, a fim de melhorar as propriedades luminescentes do ZnO através da passivação da sua superfície provocada pelo ZnS. Para isto, as reações de síntese tiveram como base (i) a solução precursora de acetato de Zinco e (ii) a suspensão coloidal de ZnO. Além disso, foram variadas as concentrações de tioacetamida (TAA) (1.5, 5 e 50mM), usada como fonte de íons de enxofre. Para diferenciar a formação de estruturas casca/caroço (ZnO/ZnS) e não uma mistura de partículas de ZnO e ZnS, várias técnicas foram utilizadas para caracterizar as amostras (DRX, XAS, SAXS, UV-vis, pH, HRTEM e PL). Dentre elas, XAS foi... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Theranostic systems consist of a single device containing therapeutics and diagnosis agents and have increased attention in the actual researches because these devices can improve the disease therapy such as cancer, decrease the side effects and the toxicity in no-cancer cells and permit monitoring the treatment. The aim of this work was to develop theranostic systems consisted of lipid based nanocarriers containing ZnO based quantum dots (QDs) as cancer cell luminescent guides, and a model drug for cancer therapy. Firstly, it was study the synthesis of ZnO/ZnS QDs aiming to achieve improved luminescent properties. In this step, X-Rays Absorption Spectroscopy, together with other usual characterization techniques, could identify the synthesis condition in which core-shell structures were formed. Nevertheless, the emission of ZnO/ZnS QDs in the visible range was not promising. Therefore, Mg-doped ZnO QDs were synthesized and their luminescence went through a maximum for a 20 mol% nominal concentration of Mg2+ ions in the reaction medium. Zn0.8Mg0.2O QDs presented quantum yield (QY) six times higher (QY = 64%) than undoped ones (QY = 10%). ZnO and Zn0.8Mg0.2O QDs capped by oleic acid (OA) were synthesized and formed stable colloidal dispersions in chloroform and toluene. The QY of OA-Zn0.8Mg0.2O was about 4 times (around 40%) higher than that of the OA-ZnO QDs. Zn0.8Mg0.2O QDs and OA-Zn0.8Mg0.2O QDs could be incorporated into lipid based nanocarriers of average hydrodynamic diameter around 100 - 220 nm. The luminescent solid lipid nanoparticles (SLN) were stable in different media at 37°C during 3 hours. The fluorescence association study showed enhanced emission of the J774 macrophage-like cells treated with 2 mg/mL of luminescent SLN during 50 min, suggesting partial internalization of the nanoparticles into the macrophages. The internalization ... (Complete abstract click electronic access below) / Résumé: Les systèmes théranostiques sont constitués d'un dispositif unique contenant des agents thérapeutiques et diagnostiques et attirent actuellement l'attention pour améliorer le traitement de maladies telles que le cancer ; ils pourraient réduire les effets secondaires (e.g. la toxicité pour les cellules non-cancéreuses) et permettre le suivi du traitement. Les quantum dots (QDs) sont utilisés comme agents d'imagerie in vitro et in vivo. Parmi ceux-ci, ZnO est moins cher, plus biocompatible et moins toxique que ceux utilisés couramment (SeCd, PbS, etc.). Le but de notre étude était de développer des systèmes théranostiques constitués de nanoparticules lipidiques contenant des QDs à base de ZnO comme agent luminescent, l'objectif final étant d'incorporer un principe actif pour le traitement du cancer. Nous avons d'abord étudié la synthèse de QDs de ZnO/ZnS (structure coeur/coquille) par le procédé sol-gel, afin d'améliorer les propriétés de luminescence de ZnO grâce à la passivation de la surface par le ZnS. Pour cela, deux voies de synthèse ont été explorées: le thioacétamide (TAA), utilisé comme source d'ions soufre, a été ajouté à (i) la solution de précurseur de l'acétate de zinc, et (ii) la suspension colloïdale de ZnO. Différentes concentrations de thioacétamide (TAA) ont été utilisées (1,5, 5 et 50 mM). Pour distinguer la formation de la structure coeur/coquille (ZnO / ZnS) d'un simple melange de particules de ZnO et ZnS, les échantillons ont été caractérisés par plusieurs techniques (DRX, XAS, SAXS, UV-vis, pH, HRTEM et PL). Parmi celles-ci, l'absorption des rayons X (XAS) a été essentielle pour montrer que seule la réaction effectuée à partir de la suspension colloïdale de ZnO contenant 5 mm de TAA donnait lieu à la structure ZnO/ZnS. Cependant, les QDs de ZnO/ZnS n'ont... (Résumé complet accès életronique ci-dessous) / Doutor

El cáncer es, a día de hoy, una de las principales causas de muerte, lo que lo convierte en uno de los objetivos más importantes de la medicina moderna. Las terapias convencionales son, o bien altamente invasivas (cirugía), o bien poseen una baja selectividad (quimio- y radioterapia), lo cual disminuye la eficacia de estos tratamientos e induce la aparición de efectos secundarios. Los nanomateriales, debido a su tamaño nanométrico, poseen una serie de características especiales que pueden aportar grandes ventajas en cuanto al diagnóstico y tratamiento de esta serie de dolencias. Estos nuevos sistemas tienen un gran potencial para conducir a la detección del cáncer en estadíos más tempranos, y al diseño de terapias personalizadas que actúen únicamente en las zonas afectadas, consiguiendo mejores resultados. / Nowadays, cancer is one of the main causes of death worldwide, the cure of which makes it one of the most important targets of modern medicine. Conventional therapies are, either highly invasive (surgery) or little selective (chemo- and radiotherapy), which diminishes the effectiveness of these treatments leading to undesired secondary effects. Nanomaterials, due to its nano size, possess new special features that may provide several advantages for the diagnosis and treatment of this disease in all of its forms. These new systems, have great potential for leading to an early detection of cancer and the design of personalized therapies working only at target zones, improving the results obtained.

Os nanomateriais, nanopartículas e nanocompósitos apresentam novas propriedades físicas e químicas, que combinam as do mundo clássico com as do mundo quântico, e despontam de maneira surpreendente na ciência e na vida cotidiana impulsionando a era da nanotecnologia. Os avanços tecnológicos nessa nova ciência estão atrelados à descoberta de materiais com características inovadoras e as moléculas atualmente são peças chaves de sistemas mais elaborados e projetados para maior desempenho. A presente dissertação teve como principal proposta levantar o estado da arte da utilização da nanotecnologia em diagnóstico e terapia no panorama nacional. O trabalho abordou pesquisa bibliográfica em bases de dados e pesquisa de campo com entrevistas semi estruturadas a profissionais locais atuantes na área biomédica. A coleta de dados evidenciou o progresso da nanotecnologia em função do tempo de acordo ao crescimento do número de publicações desde os primeiros artigos publicados até o presente e mostrou que ainda é incipiente o número de referências da nanotecnologia dentro da área nuclear: IAEA/INIS 25.948, frente a MEDLINE 90.627, PubMed 102.738 e Scopus 268.299 em maio 2015. A revisão bibliográfica contextualizou e embasou os conceitos, como interação da nanotecnologia nos sistemas biológicos e também a utilização e problemática da fiscalização e regulamentação nacional. Chegou-se à conclusão que a nanomedicina no Brasil está em processo de evolução e desenvolvimento tecnológico. O País se encontra atualmente em fase de testes pré clínicos de nanomedicamentos e ainda não possui produção em escala industrial, e está na criação e implantação legislativa. O conhecimento e a tecnologia estão sediados em pólos já desenvolvidos, fundamentalmente na região sudeste, e que mesmo nesta, a nanotecnologia encontram-se numa etapa muito inicial de aplicação no setor terapêutico e diagnóstico. / Nanomaterials, nanoparticles and nanocomposites exhibit new physical and chemical properties, matching those from the classic world with the ones from the quantum world: they emerge, surprisingly, in science and everyday life, boosting the era of nanotechnology. Technological advances in this new science are linked to the discovery of materials with innovative characteristics and molecules are, nowadays, key pieces of more complex systems designed for higher performance. This work was, mainly, proposed to improve the state of the art nanotechnology use for both diagnosis and therapy, in the national scene. This work covered bibliographic research in databases and field survey with semi-structured interviews with local professionals working in the biomedical field. Data collection showed the progress of nanotechnology, as a function of time, in agreement with the growing number of publications since the first articles published to date, demonstrating that the number of nanotechnology references is still deficient, within the nuclear area: IAEA / INIS 25 948 , compared to 90,627 MEDLINE, PubMed and Scopus 268 299 102 738, in May 2015. The literature review contextualized and comprised some concepts, such as the nanotechnology interaction with biological systems and, also, its use and problems concerning supervision and national regulation. We came to the conclusion that nanomedicine, in Brazil, is under an evolution process and technological development. The country is, currently, in a preclinical testing phase of nanodrugs, which are not produced in industrial scale yet. Also, we are working for creating and establishing a legislative policy. Our knowledge and technology are based on a geographical distribution already developed, mainly, in the southeastern region. Nevertheless, even there, nanotechnology is at an early stage as to its application for therapeutic and diagnostic purposes.

[ES] El desarrollo de nuevas metodologías para la detección y tratamiento del cáncer pasa por la necesidad de minimizar los efectos secundarios de las terapias actuales. En este campo, la nanotecnología permite diseñar y fabricar vehículos de agentes terapéuticos y/o de diagnóstico que pueden dirigirse selectivamente al tejido patológico y responder a estímulos específicos que permiten ejercer un control estricto sobre la actividad biológica de estos sistemas. En este contexto, en la presente tesis doctoral se aborda el diseño, síntesis y validación biológica de sistemas basados en nanopartículas de redes organometálicas (nanoMOFs). El objetivo general es el estudio y evaluación del potencial de los nanoMOFs como componentes estructurales de vehículos destinados a aplicaciones biomédicas, concretamente a la difusión intracelular de fármacos y a la mejora de la resolución de imagen clínica. Dicho planteamiento da lugar a dos retos principales: Desarrollar sistemas estables basados en nanoMOFs de Fe3+ para la difusión intracelular de fármacos antitumorales. Desarrollar sistemas estables basados en nanoMOFs de Fe3+ y Gd3+ para la obtención de nuevos agentes de contraste para mejorar la imagen por resonancia magnética. Para implementar el primero de estos retos, se han preparado materiales para liberación controlada de camptotecina (CPT) basados en nanoMOFs funcionalizados con grupos amino, MIL-100(Fe) y MIL-101(Fe) nanoMOF a los cuales se une CPT mediante enlace covalente sobre los grupos amino, ya sea por amidación o por química click. Los derivados del MIL-101(Fe) cargados con CPT presentan una internalización celular mejorada debido a su potencial ¿ positivo y una fuerte respuesta al pH ácido, aumentando la descarga del fármaco de 2 a 4 veces a pH 5, lo que estimula la liberación intracelular por actividad endosomolítica. En general, estos nanoMOFs constituyen un vehículo apropiado para la difusión segura de CPT, con gran potencial para su uso in vivo. Respecto del segundo reto, se han desarrollado diversos agentes de contraste para imagen por resonancia magnética basados en un MOF análogo del azul de Prusia, Gd(H2O)4[Fe(CN)6], capaces de mejorar tanto la relajatividad longitudinal (T1), como la transversal (T2). Mediante reacción del Gd(H2O)4[Fe(CN)6] con silicato en medio alcalino se han obtenido nanopartículas monodispersas de óxido de Gd-Si conservando la morfología original, con valores de T1 y T2 in vitro superiores a las disoluciones comerciales de quelatos de Gd3+ y excelente estabilidad en fluidos fisiológicos. Asimismo, se ha obtenido un nuevo material híbrido por recubrimiento de las nanopartículas de Gd(H2O)4[Fe(CN)6] con una delgada capa de sílice, por hidrólisis y polimerización del silicato a pH neutro. Dicho material presenta valores de T1 un orden de magnitud superior a los sistemas basados en quelatos de Gd3+ y un contraste positivo mucho más fuerte en imágenes de resonancia in vitro e in vivo, debido al efecto sinérgico entre los centros magnéticos de Gd3+ y Fe3+ estrechamente conectados a través de enlaces tipo ciano en una estructura cristalina muy compacta. Además, estas nanopartículas presentan una composición muy homogénea y una relación atómica de Gd:Fe constante, proporcionando excelente reproducibilidad en la señal. / [CA] El desenvolupament de noves metodologies per a la detecció i tractament del càncer passa per la necessitat de minimitzar els efectes secundaris de les teràpies actuals. En aquest camp, la nanotecnologia permet dissenyar i fabricar vehicles d'agents terapèutics i/o de diagnòstic que poden dirigir-se selectivament al teixit patològic i respondre a estímuls específics que permeten exercir un control estricte sobre l'activitat biològica d'aquests sistemes. En aquest context, en la present tesi doctoral s'aborda el disseny, síntesi i validació biològica de sistemes basats en nanopartícules de xarxes organometàliques (nanoMOFs). L'objectiu general és l'estudi i avaluació del potencial dels nanoMOFs, com a components estructurals de vehicles destinats a aplicacions biomèdiques, concretament a la difusió intracel·lular de fàrmacs i a la millora de la resolució d'imatge clínica. Aquest plantejament dona lloc a dos reptes principals: Desenvolupar sistemes estables basats en nanoMOFs de Fe3+ per a la difusió intracel·lular de fàrmacs antitumorals. Desenvolupar sistemes estables basats en nanoMOFs de Fe3+ i Gd3+ per a l'obtenció de nous agents de contrast per a millorar la imatge per ressonància magnètica. Per a implementar el primer d'aquests reptes, s'han preparat sistemes d'alliberament controlat de camptotecina (CPT) basats en nanoMOFs funcionalitzats amb grups amino, MIL-100(Fe) i MIL-101(Fe) nanoMOF als quals s'uneix CPT mitjançant enllaç covalent sobre els grups amino, ja siga per amidació o per química click. Els derivats del MIL-101(Fe) carregats amb CPT presenten una internalització cel·lular millorada a causa del seu potencial ¿ positiu i una forta resposta al pH àcid, augmentant la descàrrega del fàrmac de 2 a 4 vegades a pH 5, la qual cosa estimula l'alliberament intracel·lular per activitat endosomolítica. En general, aquests nanoMOFs constitueixen un vehicle apropiat per a la difusió segura de CPT, amb gran potencial per al seu ús in vivo. Respecte del segon repte, s'han desenvolupat diversos agents de contrast per a ressonància magnètica basats en un MOF anàleg del blau de Prússia, Gd(H2O)4[Fe(CN)6], capaços de millorar tant la relaxativitat longitudinal (T1), com la transversal (T2). Mitjançant reacció del Gd(H2O)4[Fe(CN)6] amb silicat en pH alcalí s'ha obtingut nanopartícules monodisperses d'òxid de Gd-Si conservant la morfologia original, amb valors de T1 i T2 in vitro superiors a les dissolucions comercials de quelats de Gd3+ i excel·lent estabilitat en fluids fisiològics. Així mateix, s'ha obtingut un nou material híbrid per recobriment de nanopartícules de Gd(H2O)4[Fe(CN)6] amb una capa prima de sílice, per hidròlisi i polimerització del silicat a pH neutre. Aquest material presenta valors de T1 un ordre de magnitud superior als sistemes basats en Gd3+ i un contrast positiu molt més fort en imatges de ressonància in vitro e in vivo, a causa d'aquest efecte sinèrgic existent entre els centres magnètics de Gd3+ i Fe3+ estretament connectats a través d'enllaços tipus ciano en una estructura cristal·lina molt compacta. A més, aquestes nanopartícules presenten una composició molt homogènia i una relació atòmica de Gd:Fe constant, proporcionant total reproductibilitat en el senyal. / [EN] Developing new methodologies for cancer diagnosis and therapy involves the need to minimize current therapies secondary effects. In this field, nanotechnology brings out the opportunity to design and manufacture vehicles for therapeutic and/or diagnostic agents, which may be selectively targeted to the pathological tissue and respond under specific stimuli that allow to accurately control the systems biological activity. In this context, this doctoral thesis tackles the design, synthesis and biological validation of metalorganic nanoparticle-based systems (nanoMOFs). The general aim is the study and evaluation of nanoMOFs potential as structural components of vehicles for biomedical use, mostly to drug intracellular diffusion and clinical imaging improvement. This rationale leads to two main challenges: Developing stable systems based on Fe3+ nanoMOFs for intracellular diffusion of antitumor drugs. Developing stable systems based on Fe3+ and Gd3+ nanoMOFs to obtain novel contrast agents that can enhance magnetic resonance imaging. In order to address the first challenge, we have prepared camptothecin (CPT) controlled release materials based on amino group functionalized nanoMOFs, MIL-100(Fe) and MIL-101(Fe), where CPT is covalently bonded over amino groups by amidation or click chemistry. CPT-loaded MIL-101(Fe) derivatives have shown improved cell internalization due to their positive ¿ potential and a strong response to acid pH, increasing drug discharge over 2-4 fold at pH 5, which promotes intracellular release by endosomolytic activity. Overall, these nanoMOFs provide an appropriate vehicle for safe CPT diffusion, with good potential at in vivo use. With regards to our second challenge, we have developed different contrast agents for magnetic resonance imaging based on a Prussian Blue analogue, Gd(H2O)4[Fe(CN)6], that is able to increase both longitudinal (T1) and transversal relaxivity (T2). By reaction of Gd(H2O)4[Fe(CN)6] with silicate in alkaline medium we have obtained Gd-Si oxide monodispersed nanoparticles keeping the pristine morphology, with T1 y T2 in vitro values higher that Gd3+ chelate commercial solutions. Moreover, we have obtained a novel hybrid material by Gd(H2O)4[Fe(CN)6] nanoparticle covering with a thin silica layer, by silicate hydrolysis and polymerization at neutral pH. Such material presented T1 values one order higher that Gd3+ chelate based systems and a positive contrast much stronger in magnetic resonance images in vitro and in vivo, due to the synergetic effect between Fe3+ and Gd3+ magnetic centers closely connected through cyano-bridge bonds in an extremely dense structure. Furthermore, these nanoparticles present a very homogeneous composition and a constant Gd:Fe atomic ratio, providing excellent signal reproducibility. / En primer lugar, me gustaría dar las gracias a mi director de tesis, quien confió en mí para el desarrollo del proyecto que se plasma en estas páginas y a la fundación La Caixa, por el soporte económico que he recibido en esta etapa académica. / Cabrera García, A. (2019). DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES NANOESTRUCTURADOS BASADOS EN REDES ORGANOMETÁLICAS CON APLICACIONES BIOMÉDICAS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/118799 / TESIS

Essa tese de doutoramento utiliza a auto-organização dos filmes finos layer-by-layer (LbL), auto-organização por alcanotióis mistas (SAMmix) e monocamada de Langmuir no desenvolvimento de dispositivos e novas metodologias para aplicações em nanomedicina. Foram desenvolvidos e aplicados biossensores utilizando as técnicas de LbL e SAM. Dentre os biossensores construídos está o sensor para óxido nítrico (NO•), que é de grande importância no sistema fisiológico. O sensor foi construído por meio da modificação de ultramicroeletrodos de fibra de carbono pela técnica LbL. A caracterização do sensor foi realizada por voltametrias e espectroscopias de impedância eletroquímica. Os resultados revelaram que a difusão de NO• é dependente do número de bicamadas empregadas e da disposição das moléculas no filme. O sensor com arquitetura CF-(PAMAM/NiTsPc), fibra de carbono (CF), ftalocianina de níquel tetrasulfonada (NiTsPc) e dendrímero poliamidoamina (PAMAM), apresentou o melhor sinal analítico. Além disso, foi analisada a detecção de NO• com interferentes como nitrito, nitrato, peróxido de hidrogênio, ácido ascórbico, dopamina, epinefrina e a norepinefrina. Os resultados mostraram alta seletividade devido à utilização do dendrímero PAMAM. O segundo biossensor utilizou a enzima acetilcolinesterase imobilizada em monocamadas auto-organizadas mistas (SAMmix) de alcanotióis. A detecção eletroquímica mostrou-se altamente sensível, uma vez que não há o uso do glutaraldeído como agente reticulante. Com essa plataforma foi possível desenvolver um biossensor de acetilcolina estável e robusto, sendo calculado o valor de Km app = 0,46x10-3 mol L-1, limite de detecção LD=3,32x10-10 mol L-1 e limite de quantificação LQ=1,11x10-9 mol L-1, valores inferiores aos encontrados na literatura, ressaltando a eficiencia da nova plataforma. Seguindo a mesma idéia de auto-organização, foram realizados estudos de nanotoxicidade utilizando modelos de membrana a partir de filmes de Langmuir. O principal objetivo foi elucidar a ação dos nanotubos de carbono (SWCNT), PAMAM e do nanocomplexo entre os dois materiais (SWCNT-PAMAM) nas membranas celulares, a nível molecular, usando um sistema modelo de membrana. A penetração de SWCNT e dos nanocomplexos em monocamadas lipídicas foi estudada utilizando microscopia de ângulo de Brewster (BAM) simultaneamente com cinética de absorção e pressão de superfície. Os resultados confirmaram a interação entre os nanomateriais e a membrana, indicando que a presença dos nanomateriais afeta o empacotamento dos lipídios. Foram realizados ainda estudos de citotoxicidade dos mesmos nanomateriais em sistemas celulares in vitro. Os resultados de citometria, proliferação celular, morfologia e inibição de adesão apresentaram-se evidenciaram que a combinação entre SWCNT e PAMAM, proporciona um maior índice de toxicidade em relação ao SWCNT, um comportamento diferente do que relatado nos componentes individuais. A toxicidade de nanocomplexos de SWCNT-PAMAM e de seus componentes individuais podem estar fortemente ligados ao tipo de material e como estes estão disponíveis no meio de cultura. Os estudos contidos nessa tese mostram a versatilidade dos filmes finos em sistemas auto-organizados e biomiméticos, e podem ser relevantes para o avanço de pesquisas sobre interação de nanomateriais e biossistemas. / In this thesis we employed the concept of self-organization, including the layer-by-layer (LbL) technique, alkanethiols self-assembled monolayers (SAMmix) and Langmuir monolayers, to develop new methods for materials and devices manipulation for application in nanomedicine. Two different types of biosensors were developed. The first one was based on the LbL technique to detect nitric oxide (NO•), which is of great importance in the medicine. The second biosensor was based on SAM monolayers supporting acetylcholinesterase for pesticide monitoring. The NO• was constructed by modified carbon fiber (CF) assembled with nickel phtalocyanine tetrasulfonade (NiTsPc) and polyamidoamine dendrimer (PAMAM) in the form of ultramicroelectrodes (UMEs) by the LbL technique. The sensor was characterized using differential pulse voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. The results showed that NO• diffusion is dependent on the number of bilayers employed and the arrangement of molecules in the film. The sensor architecture with CF-(PAMAM/NiTsPc) presented the best analytical signal. In addition, we analyzed the detection of interfering with NO• as nitrite, nitrate, hydrogen peroxide, ascorbic acid, dopamine, epinephrine and norepinephrine. The results showed high selectivity due to the use of PAMAM dendrimer as selective layer. The second biosensor used the enzyme acetylcholinesterase immobilized on SAMmix. The electrochemical detection of carbaryl was highly sensitive, since there is no use of glutaraldehyde as crosslinking agent. Using acetylcholine as a probe, Kmapp value was determined at 0.46x10-3 mol L-1, with detection limit of 3.32x10-10 mol L-1 and quantification limit of 1.11x10-9 mol L-1, values lower than those found in the literature, highlighting the efficiency of the new platform. Langmuir films made of lipids were employed as cell membrane models, in order to investigate the interactions between single-wall carbon nanotubes (SWCNT), PAMAM and their nanocomplex (SWCNT-PAMAM) at the molecular level. The interation of SWCNT and nanocomplexes in lipid monolayers was studies using Brewster angle microscopy (BAM) in conjunction with absorption kinetics and surface pressure. The results confirmed the interaction between nanomaterials and the membrane, indicating that the presence of nanomaterials affects the packing of the lipids. Cytotoxicity studies were also employed to investigate the interaction of nanomaterials in in vitro cell systems. The results of flow cytometry, cell proliferation, morphology and inhibition of adhesion revealed the toxicological aspects of the materials, demonstrating a higher toxicity to the nanocomplex, compared to SWCNT, differently of the individual components. The toxicity of SWCNT nanocomplex and its individual components can be related to the type of material and how these materials are available in the culture medium. The studies in this thesis show the versatility of self-assembly thin films on biomimetic systems and may be relevant to the advance of research on the interaction of nanomaterials and biosystems.

O design de materiais na escala nanométrica está levando a sistemas com novas propriedades e aplicações as mais diversas, como em sistemas de diagnóstico e de tratamento inteligentes e sustentáveis. Melhorar a eficiência dos tratamentos de doenças através do desenvolvimento de fármacos mais eficientes e com menos efeitos colaterais, e agentes de contraste e de diagnóstico mais específicos e sensíveis para monitoramento preventivo precoce, é um dos principais objetivos da Nanomedicina. Todavia, a química de superfície necessária para realizar tais reações de funcionalização/conjugação de moléculas ainda está longe de ser adequadamente controlada, particularmente considerando-se a complexidade das biomoléculas e a estabilidade coloidal. Assim, nesta tese foram desenvolvidos processos de conjugação de nanopartículas de óxido de ferro (SPIONs) com um ou mais agentes co-funcionalizantes, gerando partículas mono, bi e multifuncionalizadas dispersáveis em meio aquoso. Os esforços foram concentrados no desenvolvimento de sistemas de diagnóstico e de entrega de fármacos baseados em nanopartículas, cujas propriedades precisam ser ajustadas pela conjugação de biomoléculas e espécies bioativas em sua superfície, num verdadeiro trabalho de engenharia a nível nanométrico/molecular. De fato, nanopartículas modificadas com moléculas co-funcionalizantes estabilizantes (glicerol-fosfato, glicose-fosfato, fosforiletanolamina, dopamina e tiron), agentes de vetorização que direcionam o nanoconjugado a células-alvo tumorais (ácido fólico e biotina), bem como com fármacos como metotrexato e ibuprofeno foram preparadas, e o efeito das mesmas sobre a eficiência de incorporação por células tumorais (HeLa e MCF-7) estudada. Os estudos de atividade biológica in vitro foram realizados em parceria com o Laboratório de Processos Fotoinduzidos e Interfaces (LPFI-IQUSP). Os resultadosobtidos confirmaram a possibilidade de se controlar a atividade biológica das nanopartículas por meio dos agentes funcionalizantes, abrindo perspectivas interessantes para o desenvolvimento de nanoagentes multifuncionais para teranóstica, conjugados com agentes de vetorização específicos (particularmente anticorpos e aptâmeros), além de agentes de contraste (radiofármacos, fluoróforos, contraste para IRM, etc.) e moléculas terapêuticas (antitumorais, anti-inflamatórios, dentre outros). Entretanto, diversos são os problemas associados aos processos químicos envolvendo a produção e funcionalização desses nanomateriais por processos convencionais em batelada, que tendem a ser demorados e apresentam dificuldade de controle dos parâmetros de reação e baixa reprodutibilidade, dificultando o escalonamento produtivo e a comercialização dos eventuais produtos. Uma estratégia promissora é o uso de reatores microfluídicos com projeto de canais adequado, além de atuadores e sensores que, juntos garantam excelente controle de processos e baixo consumo de energia e de reagentes. Assim, também foram desenvolvidos reatores microfluídicos para produção e funcionalização de nanopartículas de ouro, de forma a tornar os processos químicos programáveis, mais eficientes, controláveis e econômicos, em parceria com o Laboratório de Micromanufatura do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (LMI-BIONANO/IPT). Essa parte do desenvolvimento foi realizando empregando a tecnologia de microfabricação em Low Temperature Co-fired Ceramics (LTCC), uma tecnologia versátil que possibilita a produção de dispositivos de diferentes geometrias em materiais cerâmicos de baixa reatividade e de baixo custo. Esses dispositivos podem tornar os processos de produção de nanopartículas multifuncionais dispersáveis suficientemente simples, versáteis e reprodutíveis para atender aos altos padrões de qualidade exigidos para produtos voltados para aplicações biomédicas / Materials design at nanoscale is leading us to intelligent systems with new properties and applications, such as more efficient diagnostic and treatment systems. Improving the treatment of diseases by the development of more specific and efficient drugs, displaying fewer or no side effects, conjugated with sensitive contrast/diagnostic agents for early preventive monitoring and treatment is one of the main goals of the Nanomedicine. However, the knowledge on surface chemistry required to perform such molecular functionalization/conjugation reactions still is far from being adequately controlled, particularly considering the complexity of biomolecules and reaching colloidal stability. Thus, in this thesis, processes of conjugation of iron oxide nanoparticles (SPIONs) with one or more co-functionalizing agents have been developed so as to generate mono, bi and multi-particles dispersible in aqueous medium. Efforts were specifically focused on the development of drug delivery and diagnostic systems based on nanoparticles whose properties must be adjusted by the conjugation of biomolecules and bioactive species on their surface, in a truly nano/molecular scale engineering work. In fact, nanoparticles modified with stabilizing co-functionalizing molecules (glycerolphosphate, glucose-phosphate, phosphorylethanolamine, dopamine and tiron), targeting agents (folic acid and biotin) to guide itself and concentrate in specific tumor cells, as well as with drugs such as methotrexate and ibuprofen were prepared, and their effect on the efficiency of uptake by tumor cells (HeLa and MCF-7) studied. In vitro biological activity studies were performed in collaboration with the Laboratory of Photo Induced Processes and Interfaces (LPFI-IQUSP). The results confirmed the possibility of controlling the biological activity of nanoparticles by anchoring suitable functionalizing agents in an additive way, opening interesting new perspectives for the development ofmultifunctional theranostics nanoagents, conjugated with specific vectorization agents (particularly antibodies and aptamers), as well as diagnostic (radiopharmaceuticals, fluorophores, MRI contrast, etc.) and therapeutic agents (antitumor, anti-inflammatory, among others). However, there are several problems associated with the production and functionalization of these nanomaterials by conventional batch processes, which tend to be time consuming and difficult to control, as confirmed by their low reproducibility, making it difficult to produce and commercialize the eventual products. A promising strategy is the use of microfluidic reactors with suitable channel designs, as well as actuators and sensors that, together, ensure excellent process control and low energy and reagent consumption. Thus, microfluidic reactors were also developed for the production and functionalization of gold nanoparticles in order to make chemical processes more predictable, efficient, controllable and economical, in partnership with the Micromanufacturing Laboratory of the Institute of Technological Research (LMI-BIONANO/IPT). This part of the development was accomplished by employing the Low Temperature Co-fired Ceramics (LTCC) microfabrication technology, a versatile technology that enables the production of devices of different geometries in ceramic materials of low reactivity and of low cost. These devices can make the production processes of dispersible multifunctional nanoparticles simple, versatile and reproducible enough to meet the high standards of quality required for products for biomedical applications