Nome do Projeto
Biomateriais Nanoestruturados Incorporados com Canabidiol e Canabigerol para Modulação da Inflamação, Ação Antimicrobiana e Reparo Tecldual In Vitro
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
05/10/2026 - 05/10/2029
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Biológicas
Resumo
A regeneração de lesões em tecidos moles e duros representa um desafio biológico complexo devido à presença de inflamação exacerbada, estresse oxidativo e vulnerabilidade à contaminação microbiana. Os fitocanabinoides Canabidiol (CBD) e Canabigerol (CBG) emergem como moléculas promissoras para a engenharia tecidual devido às suas propriedades anti-inflamatórias, antioxidantes, analgésicas e antimicrobianas. Contudo, suas aplicações clínicas são limitadas pela baixa solubilidade aquosa e instabilidade química, demandando o desenvolvimento de sistemas de liberação controlada. Este projeto visa desenvolver, caracterizar e avaliar in vitro um sistema híbrido constituído por nanopartículas de poli(ácido lático-co-glicólico) (PLGA) contendo CBD e/ou CBG, veiculadas em hidrogel mucoadesivo de Carbopol®. A metodologia contemplará a síntese e otimização das nanopartículas poliméricas por emulsão-evaporação do solvente ou nanoprecipitação, seguidas da incorporação na matriz de hidrogel. A caracterização físico-química e mecânica avaliará o diâmetro nanométrico, índice de polidispersão, morfologia por microscopia eletrônica de varredura, interações químicas por infravermelho, perfil reológico e cinética de liberação dos ativos por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). A etapa biológica in vitro avaliará a biocompatibilidade e citotoxicidade (ISO 10993-5) em linhagens celulares de tecidos moles (fibroblastos e queratinócitos HaCaT) e tecidos duros/mineralizados. Serão mensurados o potencial de migração celular (Scratch Assay), a modulação da expressão de citocinas inflamatórias e marcadores regenerativos (IL-6, TNF-alpha, TGF-beta, Colágeno I, RUNX2) por RT-qPCR e ELISA, além do potencial de indução à mineralização por coloração com Vermelho de Alizarina. A eficácia antimicrobiana e a inibição da formação de biofilmes frente a patógenos relevantes serão testadas por microdiluição em caldo e difusão em disco. Espera-se consolidar uma plataforma nanotecnológica de base natural, biocompatível, com liberação sustentada e tripla ação — anti-inflamatória, bactericida e regenerativa —, demonstrando alta viabilidade para translação clínica e escala industrial em parceria com a empresa Ease Labs.
Objetivo Geral
Desenvolver, caracterizar e validar in vitro um biomaterial nanoestruturado híbrido composto por nanopartículas de PLGA incorporadas com Canabidiol (CBD) e Canabigerol (CBG) veiculadas em hidrogel de Carbopol®, avaliando seu perfil de liberação sustentada, biocompatibilidade, capacidade imunomoduladora, eficácia antimicrobiana e potencial de estímulo à migração e mineralização celular para aplicações na engenharia e reparo de tecidos moles e duros.
Justificativa
A busca por biomateriais multifuncionais capazes de acelerar o reparo de tecidos moles e duros — como pele, osso e tecidos orais — é impulsionada pela necessidade de combater, simultaneamente, a inflamação exacerbada, o estresse oxidativo e o risco de infecções recorrentes por biofilmes. Nesse contexto, o Canabidiol (CBD) e o Canabigerol (CBG) destacam-se pelo elevado potencial anti-inflamatório, antimicrobiano e indutor da regeneração e mineralização tecidual, embora sua alta lipofilicidade e instabilidade química exijam estratégias de vetorização. A incorporação desses fitocanabinoides em nanopartículas biodegradáveis de PLGA, veiculadas em um hidrogel mucoadesivo de Carbopol®, supera essas limitações ao promover a proteção e a liberação sustentada dos ativos no sítio de aplicação. Portanto, o desenvolvimento deste sistema justifica-se pela criação de uma plataforma nanotecnológica versátil, de base natural, segura e com elevado potencial de translação clínica e inovação industrial no âmbito da parceria universidade-empresa com a Ease Labs.
Metodologia
A metodologia compreende a utilização de PLGA e Carbopol® (Sigma-Aldrich), fitocanabinoides CBD e CBG fornecidos pela empresa parceira (Ease Labs), e linhagens celulares de tecidos moles (HaCaT e fibroblastos) e duros (células pré-osteoblásticas/odontogênicas). As nanopartículas de PLGA contendo CBD, CBG ou CBD+CBG serão obtidas por emulsão-evaporação do solvente ou nanoprecipitação e incorporadas em hidrogel de Carbopol®, estabelecendo-se os grupos experimentais: Controle (puro), PLGA-Vazio, Fármaco Livre, SisNanoCBD, SisNanoCBG e SisNanoCombo. A caracterização incluirá análise de tamanho e PDI por Espalhamento Dinâmico de Luz (DLS), morfologia por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), interações químicas por FTIR e EDS, reologia, mecânica e intumescimento/degradação em PBS (pH 7,4 e pH 5,5 a 37 °C). O perfil e o mecanismo de liberação dos ativos em PBS serão quantificados por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC) em intervalos de 1h a 7 dias e ajustados a modelos cinéticos (Higuchi e Korsmeyer-Peppas). Nos ensaios in vitro, a biocompatibilidade e a citotoxicidade serão avaliadas via ensaio MTT ou alamarBlue® em 1, 3 e 5 dias (ISO 10993-5); o potencial regenerativo e a migração celular pelo ensaio de cicatrização Scratch Assay (0 a 48h via software ImageJ); a modulação inflamatória e regenerativa (IL-6, TNF-alpha, TGF-beta, Colágeno I, RUNX2) por RT-qPCR e ELISA; a capacidade de mineralização pela coloração com Vermelho de Alizarina; e a atividade bactericida e de inibição de biofilme por microdiluição em caldo e difusão em disco. Todos os dados experimentais em triplicata passarão por testes de normalidade (Shapiro-Wilk) e ANOVA (One-way ou Two-way) com pós-teste de Tukey ou Kruskal-Wallis/Dunn (p < 0,05).
Indicadores, Metas e Resultados
O projeto entregará a consolidação de um biomaterial nanoestruturado híbrido biocompatível e multifuncional (PLGA/CBD/CBG em Carbopol®) com alto valor agregado para a engenharia de tecidos. Na dimensão tecnológica e biológica in vitro, prevê-se a obtenção de nanopartículas com eficiência de encapsulamento igual ou superior a 80% e perfil de liberação sustentada dos fitocanabinoides mantido por até 7 dias. Os ensaios celulares demonstrarão viabilidade celular igual ou superior a 70% (ISO 10993-5), aumento de pelo menos 30% na taxa de migração de fibroblastos e queratinócitos no ensaio de cicatrização (Scratch Assay), atenuação da expressão de citocinas pró-inflamatórias (IL-6, TNF-$\alpha$), incremento na deposição de cálcio e inibição da formação de biofilmes patogênicos em comparação aos controles. Sob o aspecto de inovação e cooperação industrial com a Ease Labs (Programa DAI/CNPq), almeja-se o depósito de um pedido de patente de invenção junto ao INPI cobrindo a formulação e o processo, a elaboração de um relatório de transferência de tecnologia elevando o protótipo do nível TRL 2 para TRL 4, a formação de um doutor qualificado em biotecnologia e a publicação de pelo menos dois artigos científicos em periódicos internacionais de alto impacto (Qualis A1/A2), promovendo a transferência de conhecimento e o fortalecimento do setor de biomateriais de base natural no Brasil.
Equipe do Projeto
| Nome | CH Semanal | Data inicial | Data final |
|---|---|---|---|
| GABRIELA DA SILVA BITTENCOURT DA CRUZ | |||
| JULIA SILVEIRA LONGARAY | |||
| LUIZA COSTA DA SILVEIRA PINHEIRO | |||
| MORGANA LÜDTKE AZEVEDO | |||
| RAFAEL GUERRA LUND | 1 |