FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / Alginates are natural polysaccharides composed of linear polymers of 1-4 linked beta-D- mannuronic and alfa-L-guluronic acid residues in widely varying composition and sequential arrangements. The purpose of this study was to evaluate the anti cancer potential of two alginates âV (low viscosity) and +V (high viscosity), isolated from the seaweed Sargassum vulgare. Alginates were tested for cytotoxicity using the brine shrimp lethality assay, sea urchin development assay, hemolysis assay and MTT assay using HL-60, MCF-7, CEM, HCT-8 and B16 tumor cell lines. None of the compounds tested showed in vitro toxicity. On the other hand, alginates showed antitumor activity in vivo against Sarcoma 180 cells transplanted in mice. Both alginates inhibited the growth of solid tumor in mice implanted with 5 x 105 tumor cells after both oral and intraperitoneal administration at 50 and 100 mg/m2, as well as 25 mg/m2 after oral administration. Alginate +V presented higher inhibition effects after oral administration. The association of alginate +V (25 mg/m2) with 5-FU (15 mg/m2) showed an increasing activity against tumor compared to +V individually. Alginates antitumor activity at 50 and 100 mg/m2 was related to the tumor proliferation rate inhibition, as observed by reduction of Ki-67 staining in tumor of the treated-animals. The histopathological analysis revealed that both alginates administrated at 50 and 100 mg/m2 presented hepatotoxicity and nefrotoxicity, being -V was more toxic than +V. The kidney perfusion assay demonstrated that âV was more toxic than +V, corroborating date from histopathological analysis. The histopathological analysis of spleen showed that both alginates cause the enlargement of the white pulp of treated animals, suggesting that the observed antitumor activity could be related to alginates immunomodulatory properties. In fact, the alginates treatment (25 mg/m2) prevents the reduction number of leukocytes and lymphocytes, induced by 5-FU treatment as observed from the hematological analysis. / Alginato à um biopolÃmero natural, constituÃdo por ligaÃÃes lineares (1-4) de β-D-Ãcido manurÃnico e α-L-Ãcido gulurÃnico arranjados em seqÃÃncias e proporÃÃes nÃo regulares ao longo da cadeia. Este trabalho visou estudar o potencial antitumoral de dois alginatos com diferentes viscosidades isolados da alga marinha Sargassum vulgare, denominados de âV (menos viscoso) e +V (mais viscoso). Os ensaios atividade antimitÃtica no desenvolvimento do ouriÃo-do-mar, atividade antiproliferativa nas linhagens tumorais HCT-8, MCF-7, HL-60, CEM e B-16, atividade hemolÃtica e toxicidade em Artemia sp, mostraram que ambos os alginatos nÃo possuem toxicidade in vitro. No entanto, os alginatos âV e +V apresentaram atividade antitumoral in vivo no modelo experimental do Sarcoma 180. Ambos os alginatos administrados por via oral e intraperitoneal nas concentraÃÃes de 50 e 100 mg/m2, bem como na concentraÃÃo de 25 mg/m2 por via oral inibiram o crescimento do tumor sÃlido em camundongos transplantados com 5 x 105 cÃlulas tumorais. O alginato +V administrado por via oral apresentou um maior efeito inibitÃrio. O tratamento do alginato +V por via oral (25 mg/m2) associado ao 5-FU (15 mg/m2) promoveu um aumento da resposta contra o tumor quando comparado ao tratamento com o alginato +V isoladamente. A inibiÃÃo da proliferaÃÃo das cÃlulas tumorais, determinada por imunohistoquÃmica com o Ki-67, foi observada em ambos os tratamentos por via oral e intraperitoneal com os alginatos âV e +V nas concentraÃÃes de 50 e 100 mg/m2. As anÃlises histopatolÃgicas revelaram que os alginatos âV e +V administrados nas concentraÃÃes de 50 e 100 mg/m2 por via oral e intraperitoneal possuem toxicidade hepÃtica e renal, no entanto, o alginato âV apresentou maior toxicidade que o alginato +V. O estudo da nefrotoxicidade avaliada no sistema de perfusÃo renal demonstrou que o alginato âV tambÃm apresenta um maior efeito que o alginato +V. A anÃlise histopatÃlogica do baÃo revelou que ambos os alginatos levam a uma hiperplasia da polpa branca nos animais tratados, o que sugere que a atividade antitumoral esteja relacionada Ãs propriedades imunomoduladoras desses compostos. De acordo com a anÃlise hematolÃgica, os animais tratados com o 5-Fu (15 mg/m2) apresentaram leucopenia e linfocitopenia, sendo este quadro revertido com o tratamento associado com os alginatos âV e +V (25 mg/m2).

Os biopolímeros comestíveis, tais como amido e alginato, podem ser utilizados na formulação de géis com elevada capacidade de retenção de água. A secagem convectiva pode ser utilizada para a remoção da umidade em géis. Os parâmetros da secagem (temperatura, velocidade do ar e umidade de equilíbrio) necessitam ser monitorados para a produção de um sólido seco e sem degradação de compostos ativos. A modelagem matemática da secagem pelo método numérico de elementos finitos em COMSOL Multiphysics tem sido utilizada para simular a secagem, usando um número reduzido de ensaios experimentais. Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de modelos analíticos e numéricos para predizer a umidade e tamanho de fatias de géis de amido de milho e alginato de cálcio durante a secagem convectiva. O acoplamento entre a transferência de massa e encolhimento das fatias durante a secagem foi simulado e a difusividade mássica efetiva foi obtida pelo ajuste não linear aos dados experimentais. Três modelos foram utilizados como estudos de caso: A secagem de géis contendo 60% de água e 5.4% de amido gelatinizados (GC90), foram descritas pela solução analítica da segunda lei de Fick (R2 = 0.997-0.998); A secagem de géis contendo 60% de água e 5.4% de amido nativo (RC90), foram mais bem explicadas pelo modelo analítico com inclusão do termo de encolhimento (R2 = 0.992); O modelo numérico desenvolvido em COMSOL Multiphysics descreveu adequadamente a secagem de géis formulados com 86% de água e 34% amido gelatinizado e não-gelatinizado (GC50 e RC90), dando um R2 de 0.983-0.992. O encolhimento foi estimado a partir do fluxo molar de água, enquanto a deformação da geometria foi simulada pelo método arbitrário Lagrangian-Eulerian (ALE). A inclusão do termo de encolhimento modificou o perfil de taxa de secagem e o período de pseudo-taxa constante foi observado. O modelo desenvolvido neste trabalho pode ser aplicado em estudos de secagem de géis, alimentos e outros materiais que apresentam elevada razão de encolhimento. / Biopolymers, such as starch and alginate, can be used in the formulation of gels with high water retention. The convective drying can be applied to gel moisture removing. Drying parameters (temperature, air velocity and equilibrium moisture) should be monitored in view of producing a dry solid without degradation of active compounds. The mathematical modeling by the finite element method in COMSOL Multiphysics has been used to simulate drying profiles, with reduced experimental runs. This work aimed at developing of analytical and numerical models to predict the moisture and size of slices of gels containing cornstarch and calcium alginate, during convective drying. The coupling between mass transfer and shrinkage of slices during drying was simulated and the effective mass diffusivity was obtained by non-linear adjustment to the experimental data. Three models have been used as case studies obtained the effective mass diffusivity. Drying of gels containing 60% water and 5.4% gelatinized cornstarch (GC90 samples) as well fitted by the analytical solution of Fick\'s second law (R2 = 0.997-0.998). Drying of gels containing 60% water and 5.4% native starch (RC90 samples) as explained by Fick\'s analytical model while inclusion of the shrinkage term (R2 = 0.992). The numerical model developed in COMSOL Multiphysics adequately described the drying of gels formulated with 86% water and 34% of starch, gelatinized or non-gelatinized, (GC50 and RC90 samples), giving a R2 of 0.983-0.992. The shrinkage was estimated by the molar flux of water, while the geometry shrinkage was simulated by the Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) method. The inclusion of the shrinkage modified the drying rate profiles and a pseudo-constant rate period was observed. The model developed in this work can be applied to drying studies of gels, food and other materials that have a high shrinkage ratio.

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The hemostatic contact effects of chitosan and hydrolyzed collagen sponges were evaluated through its mechanical compression on hemorrhagic lesions, while the effects of his implants were observed from the incorporation of fragments of those sponges in liver failures. Gauze sponges were used as control for contact study. For the implants evaluation, liver segments removed to produce hepatic injury were used as controls. Average hemostasis times for chitosan and collagen treatments were 49 seconds, and one minute and 28 seconds for gauze treatments. Grossly, omental adhesions were observed on the implants and faster integration of collagen sponge at receiver tissue. Microscopic evaluation showed inflammatory reaction to both implanted materials and collagen synthesis stimulation. Average percentage of collagen from hepatic recipients segments of the chitosan-alginate sponge implant, and collagen hydrolyzate sponge implant increased significantly between 7 and 14 days postoperatively, pointing to a stimulating effect exerted by chitosan sponges for tissue repair. In conclusion, chitosan sponges have hemostatic action and stimulating effect on the synthesis of hepatic collagen fibers. / A quitosana é um polissacarídeo amino derivado da quitina. Constitui a maior parte dos exoesqueletos dos insetos, crustáceos e parede celular de fungos, sendo um produto natural, de baixo custo, renovável e biodegradável. Características como biocompatibilidade e biodegradabilidade possibilitam diversas utilizações deste biomaterial na área da saúde. Com o presente estudo objetivou-se avaliar o efeito hemostático ao contato e a reação tecidual ao implante de esponja de quitosana-alginato em lesão hepática em camundongos (linhagem Swiss) saudáveis, comparando-os aos de esponjas de colágeno hidrolisado liofilizadas. As lesões foram induzidas cirurgicamente. O acesso à cavidade abdominal foi feito por meio de incisão longitudinal mediana pré-retro-umbilical, seguida de localização e exposição do lobo hepático esquerdo. O defeito hepático foi realizado por incisão circular através da cápsula hepática com punch dermatológico de 5,0mm, centralizado na região exposta do lobo esquerdo. Os efeitos hemostáticos de contato das esponjas de quitosana e colágeno hidrolisado foram avaliados por meio de sua compressão sobre as lesões hemorrágicas, enquanto os efeitos de seu implante foram observados a partir da incorporação de fragmentos das referidas esponjas nos defeitos hepáticos produzidos. Esponjas de gaze foram usadas como controle para o estudo de contato. Para a avaliação dos implantes, os segmentos hepáticos retirados para a produção da falha hepática foram utilizados como controles. Os tempos médios para hemostasia nos tratamentos com quitosana e colágeno foram de 49 segundos e, nos tratamentos com gaze, um minuto e 28 segundos. À macroscopia observaram-se aderências omentais sobre os implantes e integração mais rápida da esponja de colágeno ao tecido receptor. A avaliação microscópica evidenciou reação inflamatória aos dois materiais implantados e estímulo à síntese de colágeno. A percentagem média de colágeno dos segmentos hepáticos receptores dos implantes de esponja de quitosana-alginato e de esponja de colágeno hidrolisado apresentou elevação significativa entre 7 e 14 dias pós-operatórios, permitindo inferir efeito estimulante exercido pelas esponjas de quitosana sobre a reparação tissular. Concluiu-se que esponjas de quitosana apresentam ação hemostática e efeito estimulante sobre a síntese de fibras colágenas hepáticas.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / O cÃncer à uma doenÃa que afeta cada vez mais um nÃmero maior de pessoas em todo o mundo. As terapias atuais utilizadas para o tratamento do cÃncer sÃo ainda insatisfatÃrias. Produtos naturais tÃm sido avaliados para seleÃÃo de compostos ativos, capazes de reduzir os tumores malignos de uma forma mais eficiente e com menos efeitos indesejÃveis. O alginato extraÃdo da alga Sargassum vulgare C. AGARDH (SVHV) foi testado para avaliaÃÃo do seu potencial antitumoral e imunoestimulante. AlÃm disso, foram feitos testes de toxicidade do fÃgado, rins e baÃo apÃs o tratamento com SVHV. Os resultados demonstraram que SVHV nÃo apresenta citotoxicidade in vitro, mas à capaz de reduzir o tumor Melanoma B-16 implantado em camundongos em 75,8% na dose de 25mg/kg/dia, quando administrado por via intraperitoneal (p < 0,05), enquanto nÃo houve inibiÃÃo por via oral. As anÃlises do fÃgado e rins revelaram que houve toxicidade no rim, com Ãreas de hemorragia glomerular e intersticial nos camundongos tratados com SVHV. Essas alteraÃÃes sÃo, entretanto, consideradas reversÃveis. As anÃlises bioquÃmicas, revelaram um aumento nos nÃveis sÃricos da alanina aminotransferase (ALT) nos grupos com tumor ou tratado com SVHV por via oral e os testes hematolÃgicos revelaram um aumento na porcentagem de neutrÃfilos nestes grupos, enquanto que a porcentagem de monÃcitos foi reduzida nos grupos com tumor e nos tratados com SVHV por via intraperitoneal. TambÃm foi demonstrado que SVHV age como agente imunoestimulante e imunomodulador, ativando macrÃfagos in vitro, assim como sendo capaz de causar inflamaÃÃo atravÃs do teste do edema de pata e induzir a migraÃÃo de neutrÃfilos para a cavidade peritoneal. Conclui-se entÃo que SVHV apresenta atividade antitumoral e que esta atividade està relacionada com suas propriedades imunoestimulantes. / Cancer is a disease that occurs in a larger number of people each year. The therapies used to treat it are still not satisfatory. Natural products have been studied to select new compounds capable of reducing tumours and with fewer side effects. The alginate isolated from the seaweed S. vulgare (SVHV) was investigated for its antitumor and immunostimulating properties and also for the toxicological aspects related to SVHV treatment. The SVHV did not show any significant in vitro cytotoxic effect, but showed a strong in vivo antitumor effect. The inhibition rates of Melanoma B-16 tumor development was 75,8% at the dose of 25 mg/kg/day when treated by intraperitoneal route (p < 0,05). The histopathological analysis of liver and kidney showed that the kidneys were affected by SVHV-treatment, presenting some hemorragic areas. The enzymatic activity of alanine aminotransferase, was augmented in mice with tumor or treated with SVHV by oral route. In hematological analyses, these groups showed a higher percentage of neutrophils, while the group with tumor or treated with SVHV by intraperitoneal route showed a reduction in the percentage of monocytes. It was also demonstrated that SVHV acts as an immunomodulatory agent, stimulating macrophages in vitro, causing paw edema in rats and neutrophil migration to the intraperitoneal cavity. In conclusion, SVHV has some interesting antitumour activity that is associated with its immunostimulanting properties.

O presente estudo teve como objetivo o desenvolvimento e caracterização de scaffolds à base de fibras têxteis de alginato, quitosana e híbridas sem e com glicerol para aplicação em engenharia de tecido ósseo. As fibras foram produzidas e utilizadas para o desenvolvimento dos scaffolds e caracterizadas quanto ao título, tenacidade, alongamento e tração. Para a produção dos scaffolds foram testadas quatro metodologias de secagem: à temperatura ambiente, à 25oC, à 45oC e por congelamento em ultrafreezer e liofilização. A metodologia de congelamento em ultrafreezer e liofilização apresentou estruturas mais regulares e foi a selecionada para reprodução dos scaffolds. Os scaffolds foram produzidos com fibras de alginato, quitosana e híbridas sem e com glicerol e caracterizados por: microscopia óptica e eletrônica de varredura, viabilidade celular, DSC/TG, absorção de água e perda de massa, estudo de biomineralização e biodegradação. Os resultados obtidos com o teste de tração das fibras mostraram que as fibras híbridas apresentaram um valor de tenacidade 27,3% maior que as de alginato e 55,2% que de quitosana, indicando que a interação entre os polímeros melhorou a tenacidade. Os ensaios de viabilidade celular realizados tanto com MTT (Brometo de 3-(4,5- dimetiltiazol-2-il)-2,5-difenil-tetrazólio) quanto com cristal violeta mostraram que todos os scaffolds não apresentaram toxicidade, e que nos scaffolds de quitosana sem e com glicerol pode ter ocorrido proliferação celular. Com relação aos ensaios de DSC/TG, os resultados mostraram que nos scaffolds híbridos houve indícios de interação entre os polímeros alginato e quitosana, devido ao deslocamento dos picos endotérmicos e exotérmicos dos híbridos em relação aos de alginato e quitosana, como observado na DSC/TG. Quanto à capacidade de absorção de água e perda de massa os resultados indicaram a possibilidade do glicerol ter funcionado como um estabilizante, pois os scaffolds que o continham em suas estruturas apresentaram maior percentual de absorção de água e menor perda de massa comparados aos que não o continham. No estudo de biomineralização foi detectada presença de hidroxiapatita desde o terceiro dia nos scaffolds de quitosana sem e com glicerol e híbrido sem glicerol. No estudo de biodegradação foi observado um aumento gradual de degradação até o sétimo dia, em que ocorreu um pico de degradação dos scaffolds, seguido por uma estabilidade no décimo dia. Por meio das microscopias realizadas pôde ser observado o ataque da enzima nas estruturas das fibras, também comprovado pelo resultado de concentração dos açúcares redutores. Comparando os scaffolds sem e com glicerol, a presença do glicerol pode ter influenciado na estabilidade das estruturas dos scaffolds. Levando em consideração todos os resultados, pode-se concluir que o scaffold híbrido apresentou bons resultados mecânicos e biológicos, indicando que a mistura dos dois polímeros pode ser considerada um avanço no desenvolvimento do biomaterial / This study aimed the development and characterization of scaffolds based on alginate, chitosan and hybrids textile fibers with and without glycerol for bone tissue engineering. The fibers were produced and used for the development of scaffolds and characterized as the title, tenacity, elongation and traction. For the production of scaffolds four drying methodologies were tested: at room temperature, at 25oC, at 45oC and freeze-drying. The freeze-drying method. The results of freeze-drying method showed more regular structures and this methodology was selected to reproduce the scaffolds. The scaffolds were produced with alginate, chitosan and hybrids fibers with and without glycerol and characterized by: optical and scanning electron microscopy, cell viability, DSC/TG, water absorption and weight loss, biomineralization study and biodegradation. The results obtained with the fibers of the tensile test showed that the hybrid fibers presented better toughness values, comparing to polymers alginate and chitosan: 27.3% higher that alginate and 55.2% that of chitosan, indicating that the interaction between the polymers improved toughness. Cell viability assays performed with MTT (3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl) - 2,5-diphenyl-tetrazolium) and crystal violet showed that all scaffolds showed no toxicity, and that in scaffolds of chitosan with and without glycerol may have occurred cell proliferation. The results of DSC/TG tests showed that the hybrid scaffolds presented evidence of interaction between chitosan and alginate polymers, due to the displacement of the endothermic and exothermic peaks of the hybrid in relation to alginate and chitosan, as observed in the DSC/TG. Regarding water absorption capacity, and weight loss results indicate the possibility of glycerol have worked as a stabilizer, because the scaffolds that contain it in their structures showed a higher percentage of low water absorption and less percentage of weight loss compared to those not contained. In biomineralization study was detected the presence of hydroxyapatite from the third day on scaffolds of chitosan with and without glycerol and hybrid without glycerol. It was observed in the study of biodegradation a gradual increase of degradation up to the seventh day that there was a peak of degradation of the scaffolds, followed by stability in the tenth day. Through microscopy performed could be observed the enzyme attack on the fiber structures also proved by the result of concentration of reducing sugars. Comparing the scaffolds with and without glycerol, the glycerol presence may have influenced the stability of the structures of scaffolds. Considering all the results, it can be concluded that the hybrid scaffold exhibited good mechanical and biological results, indicating that mixing of the two polymers can be considered an advance in the development of biomateria

Dentre a grande variedade de polímeros naturais que podem ser aplicados na área médica, a quitosana e o alginato têm sido amplamente destacados. A quitosana é obtida a partir da desacetilação da quitina que é extraída do exoesqueleto de crustáceos, ou seja, de rejeitos da indústria pesqueira. O alginato é um polissacarídeo obtido de algas, muito utilizado na indústria farmacêutica. O objetivo deste trabalho foi a produção de fibras têxteis à base de quitosana, alginato e híbrida (alginato/quitosana) para aplicação na área médica, devido as propriedades de biocompatibilidade, antimicrobiana, cicatrizante, entre outras, presente nesses polímeros. As fibras de quitosana foram preparadas por um gel, dissolvendo a quitosana 2,5% (m/v) em ácido acético 2% (v/v), após a preparação do gel foram extrudadas em uma solução de precipitação contendo sulfato de sódio 0,5M e hidróxido de sódio 1M. As fibras foram produzidas com um gel de alginato a 5% (m/v) através da extrusão em solução de cloreto de cálcio 2% (m/v). As híbridas foram produzidas através da extrusão do gel de alginato em uma solução 0,2% (m/v) de quitosana. Algumas fibras foram produzidas com 2,5 % de glicerol, adicionado diretamente ao gel. As microcopias eletrônicas de varredura (MEV) mostram regularidades ao longo do comprimento e ranhuras laterais nas fibras produzidas. As amostras foram testadas e obtiveram bons valores de absorção de água, chegando a 215% em 30 dias para a fibra híbrida. Quanto a perda de massa, as fibras produzidas com glicerol obtiveram maior degradação. As amostras também foram submetidas a calorimetria exploratória diferencial (DSC) para análise do comportamento térmico. O glicerol foi responsável por deslocar os picos endotérmicos para a direita em relação aquelas sem glicerol, ou seja, em uma temperatura maior, enquanto os picos exotérmicos ocorreram em uma temperatura menor. Nos testes físicos, foi obtido baixos valores de tenacidade e alto título. As fibras são atóxicas e os resultados mostraram a potencialidade do uso desses polímeros na produção de fibras têxteis. / Among the wide variety of natural polymers that can be applied in medical area, chitosan and alginate have beem widely deployed. Chitosan is obtained from the deacetylation of chitin, wich is extracted from the exoskeleton of shellfish, and is characterized as a reject of fishing industry. The alginate is polysaccharides obtained from algae and have commom use in pharmaceutical industry. The objective of this work is the production of textile fibers based on chitosan, alginate, and hybrid (alginate/chitosan) for application in medical field, because of the properties of biocompatibility, antimicrobial, wound healing capability, among others, present in these polymers. The fibers of chitosan were prepared by a gel, by dissolving the chitosan 2.5% (w/v) in acetic acid 2% (v/v), after preparation of the gel, it was made a extrusion in a precipitating solution containing sodium sulfate 0,5 M and sodium hydroxide 1 M. Other fiber was produced using an alginate gel 5% (w/v) by extrusion in calcium chloride solution 2% (w/v). Hybryd fibers were made by extruded the same alginate gel in a chitosan solution 0.2 % (w/v). Some fibers have been produced with 2.5% (w/v) glycerol added directly to the gel. The electronic microscopy shows regularities along the length of lateral. The samples were tested and showed good values of water absorption, reaching 215% in 30 days for the hybrid fiber. As for weight loss, the fibers produced with glycerol had higher degradation. The samples were also subjected to differential scanning calorimetry (DSC) to analyze thermal behavior. Glycerol was responsible for the endothermic peaks shift to the right in relation of the one without glycerol, occurring in a higher temperature, while the exotermic peaks occurred at a lower temperature. In the physical tests, was obtained low values of tenacity and high yarn number. The fibers are nontoxic and the results showed the potential use of these polymers in the production of textile fibers.

O meio hidrotrópico tem sido intensamente explorado pela indústria a fim de melhorar a solubilização de substâncias pouco solúveis em água. Os hidrótropos são compostos anfifílicos, como os surfactantes, mas os microdomínios formados não têm estruturas bem organizadas como as micelas. O mecanismo de solubilização hidrotrópica não está completamente elucidado. Muitos esforços têm sido feitos nesse sentido tanto em nosso grupo quanto por outros pesquisadores. Os alginatos também formam microdomínios em solução e tem sido bastante estudados devido a suas aplicações na agricultura, farmácia, medicina, dentre outras. Sabe-se que as propriedades fotofísicas de corantes são sensíveis ao meio no qual eles se encontram. Neste trabalho as propriedades fotofísicas do corante pseudoisocianina (PIC) foram determinadas em soluções hidrotrópicas de toluenossulfonato de sódio (TSS) e estirenossulfonato de sódio (ESS), em soluções de metanol, etanol, butanol e etilenoglicol, bem como em solução aquosa de alginato de sódio. Estes estudos também agregam informações para a compreensão do comportamento dos hidrótropos em solução aquosa, usando-se o corante PIC como sonda fotofísica. / Hydrotropic media have been intensively explored by industry to improve the solubilization of poorly water-soluble substances. Hydrotropes are amphiphilic compounds, such as surfactants, that form microdomains that are not as wellorganized as micelles. The mechanism of hydrotropic solubilization is not completely elucidated. Much effort has been done towards this end, in our group and by other researchers. Alginates also form microdomains in solution and have been largely studied due to their applications in agriculture, pharmacy, medicine, among others. It is well-known that the photophysical properties of dyes depend on the environment in which they are placed. In this work, photophysical properties of the dye pseudoisocyanine (PIC) have been determined in hydrotropic solutions of sodium toluenesulphonate (TSS) and sodium styrenesulphonate (ESS), in solutions of methanol, ethanol, butanol and etileneglycol, as well as in sodium alginate aqueous solution. This study also adds information to the understanding of hydrotrope behaviour in aqueous solution by using PIC as a photophysical probe.

Úlceras crônicas necessitam de um longo tempo de tratamento, resultando em alto custo com cuidados médicos. A busca por novas substâncias terapêuticas cicatrizantes, atóxicas e de fácil acesso a população ganhou importância nos últimos anos. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a eficácia da biomembrana de quitosana-alginato na cicatrização de úlceras cutâneas em ratos. Foram utilizados 40 ratos Wistar machos submetidos a duas úlceras dorsais por punch (1,5cm diâmetro), ambas tratadas com soro fisiológico (grupo SF) e biomembrana de quitosana-alginato (grupo BQA), por 2, 7, 14 e 21 dias pós-lesão e foram removidas somente no dia do sacrifício. Todos os animais receberam curativo oclusivo de gaze e esparadrapo. Foi calculado o índice de cicatrização das úlceras e por histomorfometria foi quantificado o infiltrado inflamatório, vasos sanguíneos, fibroblastos e colagênese, utilizando o software ImageJ. Por dosagem bioquímica foi quantificada a colagênese (OHP) e a participação neutrofílica (MPO). BQA aumentou o recrutamento de células inflamatórias na lesão no 2° dia (p=0,0134). No 7º dia, observou-se importante redução de MPO em relação ao 2º dia no grupo BQA (p=0,0326), enquanto SF apresentou-se superior a BQA (p=0,0043). BQA aumentou o recrutamento de fibroblastos no 7° (p=0,0275) e no 14° dia (p=0,0086), apresentou maior colagênese no 2º (p=0,0042) e 21º dias (p=0,0249), porém no 14º dia foi inferior a SF (P=0,0010). O grupo BQA no 7° dia apresentou-se estatisticamente mais reepitelizado que o grupo SF (p=0,0006). Sendo assim, a biomembrana de quitosana-alginato regulou a fase inflamatória e estimulou a colagênese, acelerando a cicatrização de úlceras em ratos. / Chronic wounds require a long treatment time, resulting in high-cost medical care. Therefore, the search for new natural therapeutic healing substances, non-toxic and easy access to population has gained importance in recent years. The purpose of this study was to evaluate the effectiveness of chitosan-alginate biomembrane on wound healing in rats. Two excisional wounds were performed by punch (1.5 cm diameter) on the dorsal of 40 male Wistar rats. Both wounds of each rat were treated with chitosan-alginate biomembrane (BQA group) and treated only with saline (SF group) for 2, 7, 14 and 21 days post-injury. All wounds received occlusive dressing with gauze and tape and the biomembranes were removed only in the sacrificed day. It was evaluated the re-epithelialization by wound healing rate and by histomorphometry was quantified the inflammatory cells, fibroblasts, blood vessels and collagenesis by ImageJ software. Myeloperoxidase assay (MPO) was performed to evaluate the neutrophilic infiltrate on injured tissue, and hydroxyproline assay (OHP) to evaluate the collagenesis. BQA increased the recruitment of inflammatory cells to wound, different from SF (p=0,0134) on 2nd day. On 7th day, regarding to MPO, BQA showed an important reduction relation to 2nd day (p=0,0326), whereas SF showed higher MPO than BQA (p=0,0043). BQA increased the recruitment of fibroblasts to wound on 7th (p=0,0275) and 14th (p=0,0086), showed higher collagenesis than SF on 2nd (p=0,0042) and 21st days (p=0,0249), however on 14th day SF was higher (p=0,0010). BQA showed more pronounced reepithelialization on 7th day than SF (p=0,0006). Chitosan-alginate biomembrane regulated the inflammatory phase and stimulated the collagenesis, accelerating the wound healing on rats.

Orientador: Ângela Maria Moraes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T00:10:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_RenataFrancielleBombaldide_M.pdf: 3223063 bytes, checksum: 499816d787b51fb2d1c646cab724d531 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A quitosana, o alginato e a xantana são polímeros naturais biodegradáveis e biocompatíveis muito utilizados na obtenção de curativos para tratamento de lesões de pele. Compostos ativos podem ser adicionados a dispositivos formados pela combinação destes biopolímeros a fim de torná-los mais efetivos para a aplicação desejada. Estes dispositivos podem ser expostos a diferentes condições de umidade durante seu processamento, armazenamento e uso. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo a avaliação do comportamento de membranas constituídas de complexos de quitosana com alginato (Q-A) e com xantana (Q-X) na presença de diferentes proporções de água, e a incorporação do antibiótico eritromicina a estas membranas a fim de se obter dispositivos adequados para o tratamento de lesões de pele, infectadas ou não. Os ensaios de caracterização realizados incluíram a avaliação do aspecto visual, cor e opacidade, bem como da morfologia dos filmes, a determinação do ângulo de contato com água, a capacidade de absorção e perda de massa em etanol e em soluções aquosas, a taxa de transmissão de vapor d¿água, a resistência mecânica e a espessura em diferentes condições de umidade, o espectro de absorção no infravermelho, a análise da eficiência de incorporação da eritromicina e a cinética de sua liberação. Os ensaios de incorporação foram realizados pelos métodos de adição direta à mistura polimérica (AD) e impregnação em solução etanólica contendo a droga (IE). Observou-se que os dois tipos de membranas estudados apresentam comportamentos diferentes em água, sendo que a de Q-X possui superfície menos hidrofílica, porém consiste na que absorve maior quantidade de água. As propriedades mecânicas de Q-A e Q-X só foram afetadas para condições de elevada umidade. A adição da eritromicina diminuiu a opacidade dos filmes, porém não alterou sua cor. A eficiência de incorporação da droga foi mais elevada para o método AD (máximo de 54%), porém maior quantidade do composto permaneceu retida nos filmes quando se utilizou o método IE (máximo de 2130 mg/g), para ambas as formulações. Devido ao tamanho relativamente grande da molécula de eritromicina, sua liberação das matrizes foi lenta, sendo a quantidade máxima de antibiótico liberada igual a 25 mg/g, para Q-X por incorporação por IE. Logo, estes dispositivos podem atuar como agentes de liberação por longos períodos, exigindo assim trocas menos frequentes e resultando em tratamento menos traumático e mais confortável ao paciente / Abstract: Chitosan, alginate and xanthan gum are biodegradable and biocompatible natural polymers widely used as wound dressings for the treatment of skin lesions. Active compounds can be added to devices constituted of the combination of these biopolymers to make them more effective for the intended application. These devices can be exposed to different humidity conditions during their processing, storage and use. In this context, this work aimed to evaluate the behavior of membranes made of chitosan associated with alginate (C-A) and xanthan (C-X) in the presence of different proportions of water, and the incorporation of the antibiotic erythromycin to these membranes to obtain devices suitable for the treatment of skin lesions. The membranes were characterized regarding to visual appearance, color, opacity, morphology, water contact angle, water vapor transmission rate, swelling capacity in ethanol and aqueous solutions as well as mass loss in the same media, tensile strength, strain at break and thickness in different humidity conditions, absorption spectra in the infrared region, drug incorporation efficiency and release kinetics. The incorporation of erythromycin was performed by two distinct methods: addition directly to the polymeric mixture (AD) and absorption of drug from solution (AS). The results showed that the two types of membranes exhibit different behaviors in water. The C-X films present less hydrophilic surface, but higher swelling capacity in water. The mechanical properties of C-A and C-X were only affected in high humidity conditions. The addition of erythromycin decreased the opacity of the films, but did not change their color. The drug incorporation efficiency was higher for the AD method (maximum 54%), but greater amount of the compound remained in the films when using the AS method (maximum of 2130 mg/g) for both formulations. Due to the large size of erythromycin molecule, its release from the matrices was slow. The maximum amount of antibiotic released was equal to 25 mg/g, obtained for C-X membranes wherein the antibiotic was incorporated by AS method. Therefore, these devices may act as release systems for extended periods, requiring less frequent exchange and enhancing patient comfort during the treatment / Mestrado / Engenharia Química / Mestra em Engenharia Química

Orientador: Carlos Raimundo Ferreira Grosso / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-03T18:23:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Correa_RenataMukai_M.pdf: 13500100 bytes, checksum: 565403535c4481aa54c2bbd82994ce84 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Este trabalho visou a produção de microcápsulas capazes de reter proteínas, para serem utilizadas na tentativa de substituição dos organismos vivos usados na alimentação de larvas de peixes. Quatro diferentes polissacarídeos: alginato, carragena, goma gela na e pectina; todos com capacidade de formação de gel por polimerização iônica foram utilizados, individualmente e em associação, para obtenção de cápsulas e microcápsulas. A fabricação se deu através de uma bomba peristáltica (cápsulas) e de um aspersor capilar com alta pressão (microcápsulas). Foram construídos diagramas de fase para determinação das regiões sol, gel e sinerése. Parâmetros como flutuabilidade, solubilidade, morfologia e tamanho das cápsulas e microcápsulas foram avaliados, sendo determinantes na posterior escolha e utilização de cápsulas e microcápsulas para fins voltados ao cultivo de peixes. A capacidade de liberação de proteína pela microcápsula foi investigada em matrizes úmidas e secas por liofilização, em períodos pré-determinados utilizando caseína (proteína modelo) e um sistema composto desta proteína com a introdução de gordura vegetal hidrogenada. Ensaios de digestibilidade in vitro foram conduzidos para verificar o acesso enzimático à proteína encapsulada. Os resultados apresentados pelos digramas de fase mostraram a capacidade da goma gelana e carragena de formarem géis sem adição de cálcio a partir das concentrações poliméricas de 0,75 e 1,2%, respectivamente. Os diagramas também indicaram a predominância de um dos polímeros componente da mistura (binária, ternária ou quaternária) utilizadas na fabricação das microcápsulas. Todas as microcápsulas estudadas mostraram insolúveis após a geleificação e cura. A flutuabilidade das cápsulas úmidas sem recheio variou de 21,7s (pectina-alginato) a 6,5s (carragena-alginato). A flutuabilidade das microcápsulas úmidas e secas por liofilização contendo proteína e gordura foram superiores a 4 horas. O tamanho variou de variou de 1,5 a 2 mm para cápsulas (microscópio estereoscópico) e de 8 a 870 mm (Iaser scattering) com média de 1501-1 para microcápsulas. Quanto a morfologia, as cápsulas e microcápsulas apresentaram formas esféricas em sua maioria, multinucleadas com distribuição do recheio por toda extensão da matriz. A secagem em liofilizador causou uma perda parcial da forma esférica das microcápsulas mantendo, no entanto, sua integridade física. Os sistemas poliméricos envolvendo somente proteína revelaram diferentes perfis de liberação proteíca, com maior liberação observada para matriz de alginato (100%) e menor para matriz obtida da mistura ternária pectina-gelana-alginato (10%), após 240 minutos em solução. Com a inclusão da gordura no sistema foi observada uma redução significativa (p<0,05) na liberação de proteína pela microcápsula. A menor liberação foi observada para as microcápsulas liofilizadas. A digestibilidade in vitro das microcápsulas indicou o acesso das enzimas à proteína encapsulada com níveis consideráveis (medida proteolítica >40% e queda de pH >70%) de digestibilidade comparada a caseína livre, para todos os sistemas estudados / Abstract: This research aimed at producing microcapsules capable of retaining proteins, with the objective of substituting the live organisms used in larval fish feed. Four different polysaccharides: alginate, carrageenan, gelan gum and pectin were used, all having the capacity to form gels by ionic polymerization both individually and in association, in order to produce capsules or microcapsules. The capsules were produced using a peristaltic bomb and the microcapsules using high -pressure capillary aspersion. Phase diagrams were constructed to determine the regions of sol, gel and syneresis. Parameters such as floatability, solubility, morphology and capsule/microcapsule size were evaluated, these parameters determining the subsequent choice and use of capsule or microcapsule in fish breeding. The protein liberating capacity of the microcapsule were investigated in moist and freeze-dried matrices after pre-determined periods, using casein (model protein) and a system composed by casein with the introduction of hydrogenated vegetable fat. In vitro digestibility trials were carried out to verify enzyme access to the encapsulated protein. The results presented by the phase diagrams showed the capacity of both gelan gum and carrageenan to form gels as from polymeric concentrations of 0.75 and 1.2% respectively, without the addition of calcium. The diagrams also indicated the predominance of one of the component polymers of the mixture (binary, ternary or quaternary) used in the production of microcapsules. Ali the microcapsules studied were shown to be insoluble after jellification and curing. The floatability of the moist unfilled microcapsules varied from 21,7s (pectin-alginate) to 6,5s (carrageenan-alginate). The floatability of both moist and freeze-dried microcapsules containing protein and fat was greater than 4 hours. The size of the capsules varied from 1,5 to 2 mm (§tereoscopic microscopy) and that of the microcapsules from 8 to 870 ).lm (Iaser scattering) with a mean of 150).lm. With respect to morphology, both the capsules and microcapsules were mostly spherical and multinucleated, the filling being distributed throughout the matrix. Freeze-drying resulted in a partial loss of the spherical form of the microcapsules, which nevertheless retained their physical integrity. The polymeric systems filled with only protein showed different protein liberation profiles, with greater liberation being observed for the alginate matrix (100%) and lesser liberation by the ternary mixture of pectin-gelan-alginate (10%), after 240 minutes in solution. The inclusion of fat in the system resulted in a significant reduction (p<0.05) in protein liberation by the microcapsule. The lowest degree of liberation was observed for the freeze-dried microcapsules. The in vivo digestibility of the microcapsules indicated access of the enzymes to the encapsulated protein, with considerable levels of digestibility (proteolytic mean >40% and a pH fall of >70%) in all the systems studied, as compared to that of free casein / Mestrado / Mestre em Alimentos e Nutrição