Desenvolvimento de dispositivo microfluídico para biópsia líquida de células tumorais circulantes
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Data
Autores
Orientador
Pedrosa, Valber de Albuquerque 
Coorientador
Pós-graduação
Biotecnologia - IBB
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
UNESP
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (inglês)
Liquid biopsy represents an innovative and minimally invasive approach to cancer detection and monitoring, enabling the analysis of circulating tumor biomarkers, such as circulating tumor cells (CTCs), directly from biological fluids. Given the limitations of conventional biopsy methods, which often involve invasive procedures, high costs, and limited repeatability, this study proposed the development and validation of a microfluidic device functionalized with an anti-EpCAM antibody, capable of isolating and capturing CTCs efficiently, selectively, and viably for further analysis. Device fabrication involved creating molds on silicon wafers via photolithography and replicating the microchannel architecture on PDMS using soft lithography. The process showed high reproducibility, structural integrity, and costeffectiveness. Functionalization with avidin and a biotinylated anti-EpCAM antibody provided specificity for tumor cell capture. Flow experiments revealed that increasing injection speed led to higher capture rates, with significantly improved performance in functionalized devices, underscoring the importance of EpCAM as a selection marker. The cell line used is MCF-7 (breast cancer), as well as primary cell culture expansions of glioblastoma and meningioma, all EpCAM-positive, in addition to CCRF-CEM as a negative control. Primary cultures of glioblastoma and meningioma were successfully obtained from surgical samples and expanded without contamination, confirming the experimental model's viability. The device demonstrated not only high capture efficiency and purity but also the ability to release viable cells post-capture, enabling further downstream analyses such as sequencing and single-cell functional assays. In addition to in vitro validations, the device was evaluated on clinical samples from patients with central nervous system tumors, proving its practical applicability by capturing a promising number of CTCs. These results indicate that the proposed device is a valuable tool for tumor diagnosis, monitoring, and the investigation of tumor heterogeneity. Thus, the developed microfluidic system represents a significant advancement in liquid biopsy technology, particularly for central nervous system cancers and other tumor types. Its combination of structural simplicity, low cost, and functional efficiency supports its potential for clinical translation and contributes meaningfully to early diagnosis and personalized cancer care.
Resumo (português)
A biópsia líquida representa uma abordagem inovadora e minimamente invasiva para a detecção e monitoramento do câncer, permitindo a análise de células tumorais circulantes (CTCs) a partir de fluidos biológicos. Diante das limitações dos métodos convencionais de biópsia, que envolvem procedimentos invasivos, alto custo e dificuldade de repetição, o presente trabalho propôs o desenvolvimento de um dispositivo microfluídico funcionalizado com anticorpo anti-EpCAM, capaz de isolar e capturar CTCs de forma: eficiente, seletiva e viável para estudos posteriores. A produção do dispositivo envolveu a criação de moldes em placas de silício por fotolitografia e a replicação dos microcanais em PDMS utilizando litografia macia. O processo demonstrou alta reprodutibilidade, integridade estrutural e baixo custo. O dispositivo foi funcionalizado com avidina e anticorpo biotinilado anti-EpCAM, conferindo especificidade à captura de células tumorais que expressam EpCAM. Ensaios de fluxo revelaram que o aumento da velocidade de injeção proporcionou maior taxa de captura celular, com melhores resultados observados em dispositivos funcionalizados, evidenciando a relevância do EpCAM como marcador de seleção. A linhagem celular utilizada é do MCF-7 (câncer de mama), assim como as expansões da cultura celular primária do glioblastoma e meningioma, todas EpCAM-positivas, além da CCRF-CEM como controle negativo. As culturas primárias de glioblastoma e meningioma foram obtidas a partir de amostras cirúrgicas e expandidas com sucesso, sem contaminações, reforçando a viabilidade do modelo experimental. O dispositivo demonstrou não apenas alta eficiência de captura e pureza, mas também a capacidade de liberação das células após o isolamento, preservando sua viabilidade e possibilitando análises posteriores, como sequenciamento e estudos funcionais em célula única. Além dos testes in vitro, o dispositivo foi aplicado em amostras clínicas de pacientes com tumores do sistema nervoso central, evidenciando sua aplicabilidade prática ao capturar quantidades significativas de CTCs. Os resultados obtidos indicam que o dispositivo é uma ferramenta promissora para o diagnóstico, monitoramento e compreensão da heterogeneidade tumoral. Assim, o sistema microfluídico desenvolvido apresenta um avanço na tecnologia de biópsia líquida para cânceres do sistema nervoso central e outros tipos tumorais. Sua combinação de simplicidade estrutural, baixo custo e eficiência funcional mostra um potencial para análises posteriores podendo contribuir significativamente para o diagnóstico precoce e o acompanhamento da evolução tumoral.
Descrição
Palavras-chave
Células Tumorais Circulantes, Meningioma, Glioblastoma, Dispositivo Microfluídico, Biópsia Líquida
Idioma
Português
Citação
GAVIOLI, Victória D'Amario. Desenvolvimento de dispositivo microfluídico para biópsia líquida de células tumorais circulantes. 2025. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia) - Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Botucatu, 2025.
