Uso de sistemas de três fases constituídos por polímeros no pré-tratamento de soro humano

Abstract

Segundo a estimativa realizada pela IARC (Agência internacional para a pesquisa do cancro, do inglês International Agency for Research on Cancer) no ano de 2020, o cancro do pulmão mostrou-se como a maior causa de morte oncológica. Isto deve-se ao diagnóstico tardio, e ao risco elevado de reincidência. Face a este cenário, os biomarcadores tumorais séricos podem auxiliar no diagnóstico e contribuir para um melhor método de monitorização e de prognóstico. A identificação destes biomarcadores no soro não só é menos invasiva que biópsias tradicionais, como permite avaliar melhor a capacidade de resposta, de agressividade e de recorrência do cancro em relação ao tipo de terapia. Contudo, o soro humano é uma amostra complexa e com um elevado teor em albumina (HSA, human serum albumin) e imunoglobulina G (IgG), as quais podem interferir na deteção dos biomarcadores tumorais. Deste modo, o objetivo desta dissertação é desenvolver sistemas de partição em três fases (SPTFs) a partir de sistemas aquosos bifásicos (SABs) para promover a precipitação das proteínas maioritárias do soro humano e concentrar os biomarcadores do cancro do pulmão numa das fases. Os sistemas estudados foram constituídos por polímeros, nomeadamente polietilenoglicol (PEG) com vários pesos moleculares (600, 1000, 1500 e 2000 g.mol-1), polipropilenoglicol (PPG) com um peso molecular de 400 g.mol-1 e o copolímero de PEG e PPG com um peso molecular de 1900 g.mol-1 (Pluronic L-35) em combinação com o polieletrólito poliacrilato de sódio (NaPA) com um peso molecular de 8000 g.mol-1 e água. Depois da determinação das curvas binodais dos SABs e avaliação do impacto da estrutura e do peso molecular dos polímeros, foi selecionado um ponto de mistura na região bifásica para avaliar o potencial destes sistemas na depleção da HSA e da IgG. Como resultado do efeito hidrofóbico do polímero combinado com o pH do sistema, foi possível obter um rendimento de depleção de 100% para a IgG com o sistema constituído por PEG 1500. Relativamente à depleção simultanea de ambas as proteínas, o sistema mais promissor foi o sistema constituído por Pluronic L-35, alcançando rendimentos de depleção de 42% e de 78% para a HSA e a IgG, respetivamente. Emboram sejam necessários estudos adicionais de otimização destes sistemas, bem como a avaliação do comportamento de biomarcadores do cancro do pulmão nos mesmos, é possível concluir que os SABs constituídos por polímeros têm potencial no pré-tratamento de soro humano para fins de diagnóstico.

According to the estimation made by the IARC (International Agency for Research on Cancer) in the year 2020, lung cancer was shown to be the major cause of death among oncologic diseases. This is due to the late diagnosis, and the high risk of recurrence. Under this scenario, serum tumor biomarkers may help in diagnosis and contribute toward a better method of monitoring and of prognosis. Furthermore, the identification of serum biomarkers is less invasive when compared to typical biopsies and allow to evaluate better the responsiveness, aggressiveness and cancer recurrence in relation to the type of therapy. However, human serum is a complex sample with a high content of albumin (HSA) and immunoglobulin G (IgG), which may interfere with the detection of biomarkers. Thus, the objective of this dissertation is to develop three-phase partitioning systems (TPP) based on aqueous biphasic systems (ABS) to promote the precipitation of the majority of human serum proteins and to concentrate the lung cancer biomarkers in one of the aqueous phases. The systems studied are composed of polymers, namely polyethylene glycol (PEG) bearing several molecular weights (600, 1000, 1500 and 2000 g.mol-1), polypropylene glycol (PPG) bearing a molecular weight of 400 g.mol-1 and the tri-block copolymer composed of PEG and PPG with a molecular weight of 1900 g.mol-1 (Pluronic L-35), combined with the polyelectrolyte sodium polyacrylate (NaPA) with a molecular weight of 8000 g.mol-1 and water. After the determination of the ABS binodal curves and the understanding of the impact of both structure and molecular weight of the neutral polymers, a biphasic mixture point that could form an TPP was selected with the aim to evaluate HSA and IgG depletion. As a result of hydrophobic effects caused by the neutral polymer combined with the system pH, a maximum depletion yield of IgG of 100% was achieved with the system formed by PEG 1500. Regarding the simultaneous depletion of both proteins, the most promising system identified was the one composed of Pluronic L-35, which achieved depletion yields of 42% and 78% for HSA and IgG, respectively. Despite the need for additional optimization studies as well as in the evaluation of lung cancer biomarkers behavior in these systems, it is possible to conclude that ABS composed of polymers and polyelectrolytes hold potential in the pretreatment of human serum for diagnostic purposes.