Dermicidina (DCD) é um gene mapeado no cromossomo 12, lócus 12q13.1, e codifica uma proteína de 110 aminoácidos, que sofre um processamento proteolítico, gerando peptídeos ativos. O peptídeo C-terminal (DCD-1L) de 48 aminoácidos tem uma carga -2, e exerce função antibacteriana e antifúngica, e o peptídeo C-terminal splice variante, denominado DCD-SV de 59 aminoácidos, tem carga neutra, e suas propriedades ainda não foram estabelecidas. Neste trabalho são apresentados os resultados da expressão, purificação e sequenciamento da DCD nativa produzida em E. coli BL21 transformada com o vetor pAE-DCD. Na segunda parte são descritas as análises físico-químicas e bioquímicas da interação dos peptídeos sintéticos DCD-1L e DCD-SV com vesículas lipídicas gigantes e vesículas unilamelar grandes sintetizadas com palmitoil-oleoil-fosfatidilcolina. As preferenciais estruturais dos peptídeos foram investigadas por espectroscopia de Dicroísmo Circular. Nossos resultados sugerem que a DCD-SV tem alta propensão para adotar uma estrutura helicoidal permitindo sua inserção e oligomerização em membranas biomiméticas, e possível formação de canais de condutância molecular. / Dermicidin (DCD) is mapped a gene on chromosome 12, locus 12q1.13 whose 110 amino acids protein is proteolytically processed to N and C-terminal peptides. The 48-amino acid C-terminal peptide (DCD-1L) has -2 net charges and display antibacterial and antifungal properties and the 59-amino acid splice variant C-terminal peptide (DCD-SV) has neutral net charge; however, its structure and biological function are unknown. Here we show the results of expression, purification and amino acid sequencing of recombinant DCD protein produced in E.coli transformed with pAE-DCD vector. We also describe the results of physical-chemical and biochemical analyses showing the visible differences between the interactions of DCD-1LL and DCD-SV synthetic peptides with giant unilamellar vesicles and large unilamellar vesciles made of palmitoyl-oleoyl phosphatidylcholine, used as biomimetic membranes. The structural preferences of peptides were analyzed by circular dichroism spectroscopy. Our results suggest that DCD-SV peptide has higher propensity to adopt helicoidal structure enabling it to insert into mimetic membranes, undergo oligomerization and formation of conductance channel.

Peptídeos antimicrobianos são vistos como alternativas promissoras a serem empregadas pela iindústria farmacêutica no controle de infecções causadas por microrganismos, como também na indústria alimentícia, onde podem desempenhar papéis como conservantes naturais de alimentos. Plantaricina149 é um membro deste grupo, sendo composto por 22 resíduos de aminoácidos, com natureza catiônica e atividade inibitória sobre algumas bactérias patogênicas. Neste trabalho, foram sintetizados diferentes peptídeos análogos à Plantaricina149 para investigar suas ações sobre microrganismos (bactérias e fungos), a fim de correlacionar estes estudos com a ação lítica do peptídeo em modelos de membrana diversos (monocamadas e vesículas fosfolipídicas). A interação de Plantaricina149 com estes sistemas foi monitorada pelas espectroscopias de dicroísmo circular e fluorescência, ensaios de tensão superficial, calorimetria e ressonância plasmônica de superfície, e mostrou ser altamente específica para superfícies fosfolipídicas que apresentam densidade de cargas negativas, tais como a membrana celular de bactérias. A interação eletrostática inicial que se estabelece entre o peptídeo e os fosfolipídios é de extrema importância, sendo capaz de induzir uma estruturação helicoidal na região C-terminal do peptídeo, enquanto a região Nterminal contribui com as interações hidrofóbicas necessárias para a penetração do peptídeo nas camadas fosfolipídicas levando a ruptura das mesmas. De forma semelhante, a atividade antimicrobiana de Plantaricina149a (e alguns de seus análogos) também mostrou ser resultado das interações das duas regiões da molécula, e foi afetada com a retirada ou modificação da região N-terminal do peptídeo. Com a deleção desta região, o peptídeo passou a ter somente ação bacteriostática sobre Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa, perdendo a capacidade bactericida. / Antimicrobial peptides are seen as promising alternatives to be employed in pharmaceutical industry for controlling infections caused by microorganisms, and also in food industry, where they can play roles as natural food preservatives. Plantaricina149 is a member of this group, constituted of 22 amino acid residues, cationic in nature and presenting inhibitory activity against some pathogenic bacteria. In this work, different Plantaricina149 analog peptides were synthesized to investigate their action against microorganisms (bacteria and fungi), with the aim of correlating these studies with the lytic action of the peptide on several membrane models (phospholipid monolayers and vesicles). The Plantaricina149 interaction with these systems was monitored by circular dichroism and fluorescence spectroscopies, surface tension assays, calorimetry and surface plasmon resonance, and showed to be highly specific to phospholipid surfaces that present negative charge density, such as the bacteria cell membrane. The initial peptide-phospholipids electrostatic interaction is extremely important, and it is capable of inducing a helical structure in the peptide C-terminal region, while the Nterminal region contributes with the hydrophobic interactions needed to the peptide penetration in the phospholipid layers and to the disruption of them. Similarly, the Plantaricina149 antimicrobial activity has also proved to be a result of the interactions from the two regions of the molecule, and it was strongly affected by the removal or modification of the peptide N-terminal region. Promoting the deletion of this region has left the peptide only with a bacteriostatic action against Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa, removing its bactericide ability.

A presente tese foi elaborada em três capítulos, correspondente às seções 2, 3 e 4. No primeiro objetivou-se avaliar a associação de quitosana com grão de soja integral nas dietas sobre o consumo, fermentação ruminal, digestibilidade e metabolismo de nutrientes e seus efeitos sobre a produção de leite, perfil de ácidos graxos do leite e a eficiência produtiva de vacas em lactação. Para tal, 24 vacas multíparas da raça Holandesa, oito dessas com cânula ruminal, foram distribuídas em quadrados latinos 4×4 replicados. Os tratamentos foram obtidos por esquema fatorial 2×2 pela combinação de quitosana e grão de soja integral nas dietas. De modo geral, a associação de quitosana com grão de soja aumentou a eficiência de fermentação ruminal, reduziu as populações bacterianas ligadas à biohidrogenação e aumentou o teor de ácidos graxos insaturados na gordura do leite, mas houve significativa redução do consumo e digestibilidade dos nutrientes, da síntese de proteína microbiana e da produção de leite. No entanto, a adição de quitosana em dietas sem suplementação lipídica pode ser uma boa estratégia nutricional para aumentar a retenção de N e a eficiência alimentar de vacas em lactação, e adicionalmente, aumentar o teor de ácidos graxos insaturados e de cis-9, trans-11 CLA no leite. No segundo capítulo, o objetivo geral foi avaliar os indicadores externos Cr2O3 e TiO2 e os internos MSi, FDNi e FDAi, estes analisados em diferentes sacos de incubação in situ, a partir da acurácia, precisão e robustez das estimativas de excreção fecal em ensaio de digestão com vacas leiteiras consumindo diferentes dietas. Foram utilizadas oito vacas canuladas no rúmen para a realização de coletas totais de fezes com 24, 48 e 72 h de duração. De modo geral, o Cr2O3 gerou estimativas acuradas e precisas, no entanto a recuperação fecal e a robustez foram afetadas pelo consumo de extrato etéreo das vacas. O indicador TiO2 apresentou incompleta recuperação fecal, baixa acurácia, precisão e robustez. Dentre as combinações avaliadas para os indicadores internos, a FDNi em sacos de poliéster teve completa recuperação fecal e gerou as estimativas mais acuradas, precisas e robustas. A falta de acurácia e precisão dos indicadores têm grande impacto final sobre as estimativas de digestibilidade. No terceiro capítulo, o objetivo foi avaliar o uso da creatinina como indicador do volume urinário para estimativas de excreção total de derivados de purinas como técnica de avaliação da produção microbiana ruminal em vacas leiteiras alimentadas com diferentes dietas. Também foram utilizadas as oito vacas canuladas no rúmen para a realização de coletas totais de urina com 24, 48 e 72 h de duração. De modo geral, a creatinina foi afetada pelas condições experimentais do estudo, incluindo efeito de dieta e variações conforme o período experimental e animais. Apesar da relação entre excreção observada e estimada de derivados de purinas, essa deve ser vista com cautela, em razão de que o volume urinário foi subestimado e que as estimativas não identificaram corretas diferenças entre as dietas, comprometendo as avaliações sobre a produção microbiana ruminal. / The present thesis was elaborated in three chapters, corresponding to sections 2, 3 and 4. In the first one, the aim was to evaluate the association of chitosan (C) and whole raw soybean (WRS) in diets, evaluating the intake, ruminal fermentation, digestibility and nutrient metabolism and its effects on milk production, milk fatty acids profile and the productive efficiency of lactating cows. Twenty four multiparous Holstein cows, eight of them fitted with ruminal cannula, were distributed in a replicated 4 × 4 Latin squares. The treatments were a combination of C and WRS diets arranged in a 2 × 2 factorial design. This association increased the efficiency of ruminal fermentation, reducing the bacterial population responsible for the biohydrogenation and increased the unsaturated fatty acids in milk. The C and WRS diets caused a significant reduction in DMI and nutrient digestibility, in microbial protein synthesis and milk yield. However, the addition of C in diets without a lipid supplementation may be a good nutritional strategy to increase the N retention and increase the food efficiency of lactating cows, and, indeed, to increase the unsaturated fatty acids content, mainly cis-9, trans-11 CLA. In the second chapter, the objective was to evaluate the external indicators Cr2O3 and TiO2 and the indigestible internal DM, NDF and ADF that were determined in in situ different incubation bags from the accuracy, precision and robustness of the fecal excretion estimates in a digestion assay with different dairy cow diets. Eight cows fitted with ruminal cannula were used to perform total fecal collection over 24, 48 and 72 hours. The Cr2O3 generated accurate estimates, however, the fecal recovery and robustness were affected by the ether extract intake. The TiO2 indicator showed incomplete fecal recovery, low accuracy, precision and robustness. Among the combinations for the internal indicators, the iNDF in polyester bags had a complete recovery and generated the most accurate and robust estimates. The lack of accuracy and precision of the indicators have a big impact on the digestibility estimates. In the third chapter, the aim was to evaluate the use of creatinine as an indicator of urinary volume. It would be possible to estimate the total excretion of purine derivatives to evaluate the ruminal microbial protein synthesis in different cow diets. Also, eight multiparous cows fitted with ruminal cannula were used to make total urine collection over 24, 48 and 72 hours. The creatinine was affected by the study experimental conditions, including dietary effect and variations according to period and animals. The relationship between observed and estimated excretion of purine derivatives should be viewed with caution, because the urinary volume was underestimated and the estimates did not identify the correct differences between diets, that could compromise the evaluations of ruminal microbial production.

Nisina é um peptídeo antimicrobiano natural produzido por Lactococcus lactis subsp. lactis ATCC 11454 durante a fase exponencial de crescimento. A bacteriocina é usada como conservante natural de alimentos, uma vez que mostra atividade antimicrobiana contra bactérias Gram-positivas e esporos. Tem potencial aplicação em inúmeros campos (farmacêutico, veterinário e cosméticos). O objetivo deste trabalho foi estudar a cinética de crescimento bacteriano e a produção de nisina em biorreator, utilizando leite desnatado diluído, como um meio de cultura a baixo custo. Também foram avaliados os consumos de açúcar e proteína, formação de ácido lático e adsorção de nisina nas células produtoras durante os processos de produção de nisina. Pré-cultivos com 107 UFC.mL-1 de Lactococcus lactis foram cultivados em biorreator de 2 L contendo 25% de leite desnatado diluído em água (1,5 L, pH 6,7). Os ensaios foram esenvolvidos a 30°C por 52 horas, variando a agitação e aeração: (i) 200 rpm (0,0, 0,5, 1,0 e 2,0 L.min-1) e (ii) 100 rpm (0,0 e 0,5 L.min-1). A atividade de nisina foi avaliada pelo método de difusão em ágar, utilizando Lactobacillus sakei ATCC 15521 como microrganismo sensível à ação de nisina. A melhor concentração de nisina (62,68 mg.L-1 ou 2511,89 AU.mL-1), foi obtida em 16 horas, 200 rpm e sem aeração (kLa = 5,29 x 10-3 h-1). A adsorção de nisina nas células produtoras foram baixas (6,8 - 15,1%), quando comparadas com a atividade do sobrenadante. Estes resultados mostraram que o meio de cultivo composto por leite desnatado diluído favoreceu o crescimento celular e produção associada ao crescimento da nisina. Foram realizados estudos preliminares de liofilização (bioconservação) e purificação por cromatografia da nisina produzida em biorreator. A liofilização apresentou perda da atividade de nisina (24,8%), enquanto a purificação por cromatografia de interação hidrofóbica com resina Butyl-Sepharose, recuperou 40% da atividade da biomolécula, mostrando que ambos os processos poderão ser aplicados à bacteriocina. / Nisin is a natural antimicrobial peptide produced by Lactococcus lactis subsp. lactis ATCC 11454 during its exponential growth phase. The bacteriocin is used as natural food preservative due to its antimicrobial activity against Gram-positive bacteria and outgrowth of spores. This property allows its application in numerous fields (pharmaceutical, veterinary and cosmetic). The aim of this work was to study the bacterial growth kinetics of L. lactis and respective nisin production in bioreactor, using diluted skimmed milk as an inexpensive medium. During the production, the consumption of sugar and protein, lactic acid formation and nisin adsorption on the producer strain cells were evaluated. Pre-cultivation with 107 UFC.mL-1 of L. lactis were expanded in a 2 L bioreactor containing 25% diluted skimmed milk in water (1.5 L, pH 6.7). The assays were performed at 30°C for 52 hours, varying agitation and airflow rate: (i) 200 rpm (0.0, 0.5, 1.0 and 2.0 L.min-1) and (ii) 100 rpm (0.0, 0.5 L.min-1). Nisin activity was evaluated through diffusion assays using Lactobacillus sakei ATCC 15521 as sensitive strain. The best nisin concentration (62.68 mg.L-1 or 2511.89 AU.mL-1), was achieved at 16 hours, 200 rpm and with no airflow rate (kLa = 5.29 x 10-3 h-1). The quantity of nisin adsorbed by the producer cells were low (6.8 -15.1%) when compared to the quantity released in the supernatant. These results showed that diluted skimmed milk supported cell growth and growth-associated nisin. Preliminary assays of lyophilization (biopreservation) and purification by chromatography of nisin produced in bioreactor were performed. Lyophilization presented a loss of nisin activity (24.8%) while purification by hydrophobic interaction chromatography with Butyl-Sepharose column recovered 40% of the activity, showing that both processes can be applied to the bacteriocin.

Made available in DSpace on 2017-07-21T14:13:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barbara Justus.pdf: 5067495 bytes, checksum: d064324000b906135c0fa596e41d5911 (MD5) Previous issue date: 2016-02-24 / Lavandula dentata L. presents as a small shrub, is native of the Mediterranean, with great pharmacological potential. The objective of this paper was study the morphoanatomy of the leaf, determine its chemical composition, antioxidant activity, antimicrobial activity and evaluate the cytotoxic potential of the volatile oil of L. dentata. Botanical material was collected in the Medicinal Garden of Pharmacy course at the State University of Ponta Grossa (Paraná). Diacytic stomata images obtained by optical microscopy and scanning electron microscopy, were evidenced only on the abaxial surface of the leaf blade, non-glandular branched trichomes, glandular capitate and peltate, dorsiventral mesophyll and concave-convex truncated midrib on the abaxial surface. The yield of volatile oil obtained by hydrodestilation of the aerial parts was 0.85%, and showed 1-8 cineole as main component identified by GC/MS. Volatile oil of L. dentata showed an antioxidant activity similar to rutin and gallic acid when analyzed by phosphomolibdenium method. However, by the free radical DPPH and ABTS method, it showed a slight potential antioxidant. The volatile oil showed antimicrobial activity against gram-positive, gram-negative bacteria strains and Candida albicans, by broth microdilution. This study, for the first time, shows the cytotoxic effect of the vapor phase of the volatile oil from L. dentata on lung tumor cell line Calu-3. The IC50 calculated for liquid phase of volatile oil was 388.84 μg.mL-1.The fraction of oil vapor in a concentration of 750 μg.mL-1 reduced the cell viability of Calu-3 significantly, based on three different techniques, the MTT reduction assays, SRB and DNA-PI. The results of morphological evaluations by Rosenfeld dyes, acridine orange/ethidium bromide and Hoescht, as well as the lactate dehydrogenase release assay gave an indication that the oil is cytotoxic to induce the cells death by necrosis, which was confirmed by the fact that the oil does not generate phosphatidylserine externalization. However, due to reports in literature, the expression of P-glycoprotein, which confers drug resistance in tumors and block apoptosis, in Calu-3 cells can not confirm the absence of this mechanism as well. The oil vapor promoted cell cycle arrest in G0/G1 when the DNA content was evaluated by flow cytometry. Considering these results, additional studies may be recommended, in order to use the volatile oil L. dentata as material for the pharmaceutical industry, with particular emphasis on the use of oil vapor in the lung cancer treatment therapy via inhalation. / Lavandula dentata L. é um pequeno arbusto nativo do Mediterrâneo. É conhecida popularmente como lavanda e alfazema e é utilizada na medicina popular como antidiabético, anti-hipertensivo e antiprotozoário. O objetivo do presente trabalho foi realizar o estudo da morfoanatomia foliar e caulinar, bem como determinar a composição química, avaliar a atividade antioxidante, o efeito antimicrobiano e o potencial citotóxico do óleo volátil de L. dentata. As partes vegetativas aéreas foram coletadas no Horto Medicinal do Curso de Farmácia da Universidade Estadual de Ponta Grossa (Paraná). A partir dos métodos usuais de microscopia óptica e de microscopia eletrônica de varredura, foram evidenciados estômatos diacíticos apenas na face abaxial do limbo foliar, tricomas tectores ramificados e glandulares capitados e peltados, mesofilo dorsiventral e nervura central côncava-convexa truncada na face abaxial. Além disso, um caule com formato quadrangular, sistema vascular típico e calotas esclerenquimáticas bem desenvolvidas nas quatro arestas.A partir das folhas e caules, por hidrodestilação, obteve-se um teor de 0,85% de óleo volátil. O principal componente do óleo volátil identificado por CG/MS foi o 1-8 cineol. Pelo método fosfomolibdênico, o óleo volátil de L. dentata revelou uma capacidade antioxidante semelhante à rutina e ao ácido gálico. Entretanto, pelo método do radical livre DPPH e do ABTS, foi observado um leve potencial antioxidante. O óleo volátil de L. dentata apresentou um efeito antimicrobiano frente às cepas de bactérias grampositivas, gram-negativas e de Candida albicans, por meio da microdiluição em caldo. Neste trabalho foi evidenciado o efeito citotóxico tanto da fase líquida quanto da fase vapor do óleo volátil de L. dentata sobre a linhagem tumoral pulmonar Calu-3. O IC50 calculado para fase líquida do óleo volátil de L. dentata foi de 388,84 μg.mL-1. A fração da fase vapor do óleo na concentração de 750 μg.mL-1 reduziu a viabilidade celular da linhagem Calu-3 significativamente, efeito que foi corroborado por três diferentes técnicas, redução do MTT, SRB e DNA-PI. Os resultados das avaliações morfológicas empregando os corantes de Rosenfeld, alaranjado de acridina/brometo de etídio e Hoescht, bem como pelo ensaio de liberação de lactato desidrogenase são sugestivos de que a citotoxicidade da fase de vapor óleo está relacionada a indução de morte celular por necrose, o que foi confirmado pelo fato do vapor do óleo não gerar externalização de fosfatidilserina. Todavia, devido a relatos na literatura de que as células Calu-3 expressam a proteína glicoproteína-P, a qual confere em tumores resistência a fármacos e bloqueio da apoptose, não se pode excluir a indução de morte celular por esse mecanismo também. O vapor do óleo de lavanda promoveu parada do ciclo celular em G0/G1 quando o conteúdo de DNA foi avaliado por citometria de fluxo. Considerando esses resultados, estudos adicionais podem ser recomendados, visando à utilização do óleo volátil de L. dentata como matéria prima pela indústria farmacêutica, com especial destaque para o emprego da fase vapor do óleo volátil na terapia de tratamento de câncer de pulmão por via inalatória.

Os filmes de desintegração oral são dosagens farmacêuticas que apresentam como vantagens a facilidade de administração e não necessidade de água, e poderiam possibilitar, além de medicamentos alopáticos tradicionais, a incorporação de extratos de plantas utilizadas na medicina popular. Logo, o objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de filmes de desintegração oral produzidos a partir de macromoléculas naturais e incorporados com extratos de erva baleeira (Cordia verbenacea) e cúrcuma (Curcuma longa), que apresentam importantes atividades farmacológicas. Os extratos de erva baleeira e cúrcuma, produzidos com 20g de planta/100 mL de álcool 80%, apresentaram as maiores concentrações de flavonóides e curcuminóides, respectivamente, e foram concentrados e utilizados na produção dos filmes. Os filmes de desintegração oral foram produzidos por casting com diferentes concentrações de amido pré-gelatinizado e hidroxipropilmetil celulose, e sorbitol como plastificante. A formulação do filme selecionada através da caracterização foi utilizada para a produção dos filmes incorporados com os extratos. Na produção dos filmes bioativos, os extratos de erva baleeira e cúrcuma foram adicionados à solução filmogênica de modo que cada dose unitária de filme (6 cm2) apresentasse as concentrações de 0,25, 0,50 e 0,75 mg de flavonóides ou curcuminóides. Foram caracterizados quanto ao aspecto visual, microscopia, espectroscopia de infravermelho (FTIR), propriedades mecânicas, mucoadesividade in vitro, e tempo de desintegração in vitro e in vivo. Os filmes com os extratos foram quantificados quanto ao teor de flavonóides e curcuminóides. Os extratos e os filmes bioativos foram caracterizados quanto à atividade antioxidante in vitro (DPPH, FRAP, Folin-Ciocalteu e ORAC), atividade antimicrobiana contra Streptococcus mutans, atividade anti-inflamatória in vitro (inibição da enzima COX-2), e avaliados quanto à estabilidade de flavonóides e curcuminóides em condições controladas de umidade e temperatura (25°C-60% UR e 40°C-75% UR), por 90 dias. Os filmes bioativos foram avaliados sensorialmente através de um teste de aceitação. Os extratos de erva baleeira e cúrcuma concentrados obtiveram os valores de 1,2 mg eq. quercetina/mL de extrato e 16,3 mg eq.de curcumina/mL de extrato, respectivamente. A formulação 80A:20HPMC, apresentou boas características mecânicas e o menor tempo de desintegração in vivo, sendo selecionada para a produção dos filmes com os extratos vegetais. Os filmes com os extratos apresentaram boas caraterísticas visuais, mas com alterações microscópicas. As análises de FTIR revelaram que os picos de absorção foram ligeiramente deslocados com a adição dos extratos. Os extratos de erva baleeira e cúrcuma promoveram mudanças significativas nas propriedades mecânicas dos filmes, redução da mucoadesividade, e aumento do tempo de desintegração in vitro. A quantificação de flavonóides e curcuminóides nas doses unitárias dos filmes revelou a uniformidade das mesmas em todas as concentrações. Os extratos e os filmes bioativos apresentaram propriedades antioxidantes, no entanto apenas os filmes com extrato de erva baleeira foram efetivos contra Streptococcus mutans. O extrato de erva baleeira e os filmes com este extrato apresentam atividade anti-inflamatória in vitro, com inibições de COX-2 entre 71 e 90,5%. O extrato de cúrcuma apresentou uma inibição de 86,1%, mas os filmes com extrato apresentaram atividade reduzida. Os extratos e os filmes bioativos apresentaram excelente estabilidade de flavonóides e curcuminóides, em função do armazenamento. O teste sensorial mostrou que os filmes com cúrcuma apresentaram melhor aceitação do consumidor do que os filmes com erva baleeira, principalmente devido ao sabor amargo do extrato de erva baleeira. Logo, este estudo mostrou a possibilidade de produção de filmes de desintegração oral aditivados com extratos de plantas e a manutenção das propriedades funcionais dos extratos nos filmes. / Oral disintegrating films are pharmaceutical dosages that have the following advantages: they are easy to be administered, there is no need to use water and they may enable, besides their use in traditional allopathic drugs, the incorporation of plant extracts used in popular medicine. The objective of this study was to develop oral disintegrating films from natural macromolecules and incorporated with Cordia verbenacea and Curcuma longa extracts, which present important pharmacological activity. Cordia verbenacea and Curcuma longa extracts produced with 20g of the plant / 100 mL of 80% alcohol showed the greatest concentrations of flavonoids and curcuminoids, respectively, and were concentrated and used in film production. Oral disintegrating films were produced by casting with different concentrations of pre-gelatinized starch and hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), and with sorbitol as the plasticizing agent. Film formulation that was selected by characterization was used in the production of films incorporated with the extracts. Cordia verbenacea and Curcuma longa extracts were added to the filmogenic solution in a way that each film unit (6 cm2) presented 0.25; 0.50; and 0.75mg of flavonoids and curcuminoids. Films were analyzed in terms of appearance, microscopy, infrared spectroscopy (FTIR), mechanical properties, in vitro mucoadhesiveness, and in vitro and in vivo disintegration time. Films with the extracts were analyzed quantitatively for flavonoid and curcuminoid concentration. Extracts and bioactive films were characterized in terms of in vitro antioxidant activity (DPPH, FRAP, Folin-Ciocalteu and ORAC), antimicrobial activity against Streptococcus mutans, in vitro inflammatory activity (COX-2 inhibition), and were evaluated for flavonoid and curcuminoid stability in controlled relative humidity and temperature conditions (25°C-60% RH and 40°C-75% RH) for 90 days of storage. Bioactive films were submitted to sensory evaluation by acceptance testing. Concentrated Cordia verbenacea and Curcuma longa extracts showed 1.2mg eq. quercetin/mL of extract, and 16.3 mg eq. curcumin/mL of extract, respectively. The formula 80A:20HPMC showed good mechanical characteristics and shorter in vivo disintegration time, and was selected for the production of films with plant extracts. Films with the extracts showed adequate visual appearance, but microscopic changes. FTIR showed absorption peaks that were slightly displaced with the addition of the extracts. Cordia verbenacea and Curcuma longa extracts led to significant changes in the mechanical properties of the films, reduced mucoadhesiveness, and increased in vitro disintegration times. The quantification of flavonoids and curcuminoids in film units was uniform in all concentrations. The extracts and bioactive films showed antioxidant properties. However, only films with Cordia verbenacea were effective against Streptococcus mutans. Cordia verbenacea extract and films with this extract showed in vivo anti-inflammatory activity, with 71 and 90.5% of COX-2 inhibition. Curcuma longa showed inhibition of 86.1%, but the films with the extract had reduced activity. The extracts and bioactive films showed excellent stability of flavonoids and curcuminoids during storage. Sensory testing showed that films with Curcuma longa were better accepted by the consumer than films with Cordia verbenacea. Thus, this study demonstrated the possibility of producing oral disintegrating films added with plant extracts with the maintenance of functional properties of the extracts used in the films.

Este projeto tem como objetivo o estudo do recobrimento superficial de filmes poliméricos à base de látex e breu, com microbicida de prata em painéis multicamadas de bagaço de cana-de-açúcar, reforçados com partículas de bambu (PMBB), visando seu o uso como material isolante térmico em instalação agroindustrial sujeita a ambientes úmidos e com grande carga bacteriana. O projeto foi desenvolvido em quatro etapas. Na etapa 1 (Estudo dos painéis multicamadas), foi realizado o estudo de dois diferentes procedimentos de moldagem, sendo moldagem 1 (PMBB-M1) com prensagem nas camadas e a moldagem 2 (PMBB-M2) sem prensagens nas camadas. Na avaliação física e mecânica o painel PMBB-M2 apresentou melhor desempenho físico e mecânico, por conta da melhor interação entre as camadas, quando comparado ao painel PMBB-M1. A etapa 2 (Estudo do tratamento superficial dos painéis) consistiu na produção e caracterização dos filmes de breu, látex-LT e látex-LS, e na avaliação do recobrimento do painel PMBB e da sua durabilidade expostos às intempéries ambientais (sol, chuva, vento e orvalho). Os filmes apresentaram bom desempenho físico, dificultando a penetração de água no material, contudo, a exposição à radiação e as intempéries climáticas promoveram a degradação dos filmes, apesar disso o látex-LT e o breu apresentaram, até os três meses de envelhecimento natural, melhor desempenho mecânico. A etapa 3 (Estudo da impregnação de nanopartículas de prata (AgNPs) nos filmes) consistiu na preparação e avaliação dos filmes com AgNPs. Por meio da análise microbiológica constatou-se que os filmes de látex-LT e breu apresentaram caráter bacteriostático. Por fim, na etapa 4 (Aplicação dos painéis PMBB em Instalação Suinícola), foi analisado o potencial do painel PMBB-M2 como material isolante térmico, na forma de abrigo para leitão (escamoteador) em uma granja de suínos. Nessa etapa, foi avaliado o microclima gerado no interior dos escamoteadores aquecidos com lâmpada incandescente, por meio da coleta de dados ambientais e análise dos índices de conforte térmico. O painel apresentou bom desempenho, atendendo a faixa de temperatura e umidade de conforto térmico para os leitões na primeira semana de vida. Portanto, pode-se concluir que os filmes de breu e látex-LT no painel PMBB-M2, promoveram uma impermeabilização do material e por apresentarem caráter bacteriostático, evitaram a proliferação de bactérias quando em contato com os filmes, sendo assim, a aplicação deste material como isolante térmico em instalação para suíno apresenta um grande potencial, pois, o recobrimento no material propicia sua aplicação em um ambiente úmido e com grande carga bacteriana. / This project aims the study of surface coatings with polymeric films based on latex and rosin, by using a microbicide agent of\' silver in multilayer panels of sugarcane bagasse reinforced with bamboo particles (PMBB) to be used as an insulate material in agroindustrial facilities subject to humid environments with high bacterial load. This project was conducted into four steps. In the step 1 (Study of the multilayer panels), the evaluation of two different molding procedures was conducted, with molding 1 (PMBB-M1) with pre-pressing in the layers and molding 2 (PMBB-M2) without pre-pressing in the layers. Physical and mechanical properties of the PMBB-M2 panel presented better physical and mechanical performance due to the best interaction between the layers compared to the PMBB-M1 panel. In the step 2 (Study of the superficial treatment of panels), it was studied the production and characterization of the films of rosin, latex-LT and latex-LS, as well as the evaluation of the PMBB panel covering, and evaluation of the durability of these panels exposed to weather conditions (sun, rain, wind and dew). The films presented good physical performance, making it difficult to penetrate water in the material, on the other hand, by exposing the materials to radiation and weather conduction it was noticed the degradation of the films, despite the fact that latex-LT and rosin presented better mechanical performance until three months of age. In the step 3 (Study of impregnation of silver nanoparticles (AgNPs) in the films) it was conducted the preparation and evaluation of the films with AgNPs. By means of the microbiology analyses it was stated that the latex-LT and rosin presented bacteriostatic character. In the step 4 (Application of PMBB panels in Poultry facilities) it was evaluated the potential of the PMBB panel as an insulation material in a pig-farm as a piglet shelter. In this step, the microclimate generated inside of the pig shelter heated by incandescent lamps was evaluated through the collection of environmental data and evaluation of the thermal comfort indices. The panel presented good performance, taking into account the temperature and humidity range of thermal comfort for the piglets in the first week of life. Therefore, it can be concluded that the films of rosin and latex-LT in the PMBB panel, promoted a waterproofing of the materials and due to the bacteriostatic character, it was noticed that proliferation of the bacteria when in contact with the films was avoided, thus, the application of this material as thermal insulation in pig installation presents a great potential, due to the coating in the material and propitiates its application in a humid environment and with bacterial load.

Peptídeos antimicrobianos (PAMs) fazem parte de um dos mecanismos da imunidade inata contra infecções. A microplusina é um PAM de 10.204 Da, isolado da hemolinfa livre de células e dos ovos do carrapato Rhipicephalus (Boophilus) microplus. É um PAM aniônico em pH fisiológico, possui seis resíduos de cisteína, com formação de três pontes dissulfeto, além de sete resíduos de histidina concentrados principalmente na sua porção C-terminal. O presente trabalho teve como objetivo investigar o mecanismo de ação antimicrobiana da microplusina. A microplusina recombinante é ativa contra várias bactérias Gram-positivas e fungos, porém não apresenta atividade contra bactérias Gram-negativas. Para avaliar o seu mecanismo de ação, foram utilizados dois modelos: a bactéria Micrococcus luteus e o fungo Cryptococcus neoformans. A microplusina é bacteriostática contra M. luteus e apresenta localização intracelular na bactéria. Além disso, observamos que a microplusina liga cobre e que a adição deste metal ao meio de cultivo reduz sua atividade antibacteriana. Bactérias M. luteus pré-incubadas com microplusina retomam o seu crescimento quando cobre é adicionado ao meio. Estes dados indicam que a atividade da microplusina está relacionada à sua habilidade de depletar cobre do meio extra ou intracelular, sugerindo um efeito nutricional para o peptídeo. A microplusina apresenta estrutura terciária com cinco a-hélices e sua ligação ao cobre não induz mudanças conformacionais. Observou-se que as histidinas 1, 2 e 74 da microplusina podem estar envolvidas na formação de um sítio de ligação ao cobre. Quanto à C. neoformans, verificou-se que a microplusina inibe a melanização do fungo, um fator de virulência catalisado pela lacase, uma enzima cobre-dependente. Entretanto, a microplusina não afeta a atividade da lacase, nem sua expressão gênica. O peptídeo também não inibe a auto-polimerização de substratos fenólicos que levam à melanização. Sendo assim, mais estudos são necessários a fim de avaliar o mecanismo pelo qual a microplusina inibe a melanização. Adicionalmente, a microplusina afeta a viabilidade do fungo e reduz o tamanho de sua cápsula, outro importante fator de virulência. As atividades da microplusina sobre C. neoformans sugerem o seu potencial terapêutico. Experimentos in vivo com modelo murino, mostraram que a microplusina reduz o processo inflamatório e a viabilidade de C. neoformans nos pulmões, indicando que em condições otimizadas, o peptídeo pode atuar no controle de infecções. / Antimicrobial peptides (AMPs) take part of innate immune mechanisms against infections. Microplusin is a 10,204 Da AMP, isolated from cell-free hemolymph and eggs of the tick Rhipicephalus (Boophilus) microplus. It is an anionic AMP at physiological pH, with six cysteine residues forming three disulfide bridges and seven histidine residues clustered mainly at the carboxy end portion. The goal of the present work was investigate the antimicrobial action mechanism of microplusin. Recombinant microplusin is active against Gram-positive bacteria and fungi, however, no activity is detected for Gram-negative bacteria. Two models were used to evaluate the action mechanism of microplusin: the bacteria Micrococcus luteus and the yeast Cryptococcus neoformans. Microplusin is bacteriostatic against M. luteus and its localization is intracellular for these bacteria. Moreover, microplusin binds copper and the addition of this metal into the medium reduces its antibacterial activity. M. luteus bacteria pre-treated with microplusin recover its growth when copper is added. These data indicate that microplusin activity is related to its ability to deplete copper present in the extracellular or intracellular environment, suggesting a nutritional effect. Microplusin presents a tertiary structure with five a-helix and the copper binding does not induce conformation changes. In addition, it was observed that histidines 1, 2 and 74 from microplusin may be involved in the formation of a copper binding site. About C. neoformans, it was verified microplusin inhibits its melanization, a virulence factor catalyzed by laccase, a copper dependent enzyme. However, microplusin does affect neither laccase activity nor its gene expression. The melanization caused by auto-polymerazation of phenolic substrates, is also not inhibited by microplusin. Hence, additional studies are required to evaluate the mechanism by which microplusin inhibits melanization. In addition, microplusin also affects the fungi viability and reduces the capsule size, another important virulence factor.The microplusin activities against C. neoformans suggest its therapeutic potential. In vivo experiments with murine model showed that microplusin reduces the inflammation and the viability of C. neoformans in the lungs, indicating that, in optimized conditions, the peptide may act in the infection control.

Atualmente o digluconato de clorexidina (CHX) constitui o agente antimicrobiano de uso bucal mais utilizado na Odontologia devido ao seu amplo espectro de ação contra bactérias, fungos e vírus e efeito residual. No entanto, este agente apresenta efeitos colaterais quando utilizado por longo período, podendo causar coloração extrínseca nos dentes e restaurações, alteração no paladar, sensibilidade na língua e descamação das mucosas. Estes efeitos adversos conduzem à pesquisa de novas formulações. Entretanto, até o momento, nenhum agente antimicrobiano substituiu a clorexidina. Assim, o objetivo deste estudo foi desenvolver uma nova formulação antimicrobiana à base de um extrato de planta derivado do chá verde, a epigalocatequina-3-galato (EGCG), avaliar sua ação antimicrobiana contra microrganismos cariogênicos, in vitro e in vivo, e a possibilidade de alteração de cor dental, in vitro. A atividade antimicrobiana in vitro contra S. mutans, S. sobrinus e L. casei foi avaliada por meio da determinação da concentração inibitória mínima (CIM) e concentração bactericida mínima (CBM), e, posteriormente sua concentração antimicrobiana de uso clínico foi determinada in vivo, após seu uso por crianças com alto risco e atividade da doença cárie. A concentração de microrganismos cariogênicos foi determinada na saliva das crianças, antes e após a realização do bochecho em diferentes concentrações, até se obter a máxima ação antimicrobiana. A clorexidina a 0,12% (Periogard®) e a água destilada foram utilizadas como controle positivo e negativo, respectivamente. A possível alteração de cor dental foi avaliada na coroa de dentes decíduos e permanentes humanos anteriores recém-extraídos, por meio de espectrofotometria (Easy Shade) e obtenção dos valores absolutos de L*, a* e b* (Sistema CIELab). Foi determinada a cor inicial e após a realização de 1, 5, 10 e 30 simulações de bochechos com cada solução testada durante 1 minuto. Os resultados dos ensaios de CIM e CBM in vitro mostraram que a formulação de EGCG inibiu o crescimento de todos os microrganismos cariogênicos avaliados. A CIM de EGCG contra S. mutans, S. sobrinus e para o L. casei foi obtida nas concentrações de 125, 750 e 750 μg/mL, respectivamente. A CBM de EGCG contra o S. mutans, S. sobrinus e para o L. casei foi verificada nas concentrações de 250, 1000 e 1000 μg/mL, respectivamente. A CBM em comum entre os 3 microrganimos foi utilizada como concentração inicial para a avaliação da atividade antimicrobiana in vivo. A partir desse valor a concentração foi sendo dobrada até atingir o valor de 4000 μg/mL, que foi considerada a concentração de EGCG de uso clínico que causou redução da microbiota salivar cariogênica (86,48%) que mais se assemelhou à clorexidina (89,89%). A simulação de bochechos com a formulação de EGCG desenvolvida (4000 μg/mL) causou alteração no valor absoluto das coordenadas L*, a* e b* em dentes decíduos e permanentes, de forma semelhante à causada pela solução de clorexidina. A alteração dos valores absolutos de L* e b* foram reversíveis após a realização de profilaxia dental. Com base nas metodologias e nos resultados obtidos no presente estudo pode-se concluir que a formulação desenvolvida, à base de EGCG, apresenta efeito antimicrobiano contra microrganismos cariogênicos, in vitro e in vivo, e causa alteração de cor dental reversível. / Currently the digluconate of chlorhexidine (CHX) is the antimicrobial agent for oral use most often used in dentistry due to its broad spectrum of activity against bacteria, fungi and viruses, and residual effect. However, this agent has side effects when used for long periods, and may cause extrinsic staining on teeth and restorations, change in taste, tenderness in the language and peeling of the mucous membranes. These adverse events lead to research into new formulations. However, to date, no antimicrobial agent has replaced the chlorhexidine. The objective of this study was to develop a new antimicrobial formulation based of green tea extract, epigallocatechin-3-gallate (EGCG), evaluate their antimicrobial activity against cariogenic microorganisms in vitro and in vivo, and possibility of dental color change in vitro. The in vitro antimicrobial activity against S. mutans, S. sobrinus e L. casei was evaluated by determining the minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC), and subsequently its antimicrobial concentration was determined in clinical use, after its use for children at high risk and activity of caries. The concentration of cariogenic microorganisms was determined in the saliva of children before and after performing the mouthwash at different concentrations to obtain maximum antimicrobial activity. The chlorhexidine 0.12% (Periogard®) and distilled water were used as positive and negative controls, respectively. The possible dental color change was evaluated on the crown of deciduous and permanent teeth freshly extracted human anterior by means of spectrophotometry (Easy Shade) and obtaining the absolute values of L *, a * and b * (CIELab system). The color was determined in the beginning and after the completion of 1, 5, 10 and 30 mouthwash simulations for 1 minute of each solution tested. In vitro results of MIC and CBM tests showed that formulation EGCG inhibited the growth of all cariogenic microorganisms evaluated similarly to chlorhexidine. The MIC of EGCG against S. mutans, S. sobrinus and L. casei was observed at concentrations of 125, 750 and 750 μg/ml, respectively. EGCG MBC against S. mutans, S. sobrinus and L. casei was observed at concentrations of 250, 1000 and 1000 μg/ml, respectively. The common CBM between the three microbes was used as initial concentration for the evaluation of the antimicrobial activity in vivo. From this value the concentration was being folded up to the value of 4000 μg/mL, which was considered the concentration of EGCG clinical use which caused reduction in salivary microbiota cariogenic (86.48%) that most resembled the chlorhexidine (89.89%). The simulation of mouthwash with the developed formulation EGCG (4000 μg/ml) caused change in the absolute value of the coordinates L *, a * and b * in deciduous and permanent teeth, similar to that caused by chlorhexidine . The changes of the absolute values of L* and b* were reversible after performing dental prophylaxis. Accordance with the procedures and the results obtained in this study it can be concluded that the formulation developed, based on EGCG, has antimicrobial effect against cariogenic microorganisms in vitro and in vivo, and causes reversible change dental color.

Atualmente o digluconato de clorexidina (CHX) constitui o agente antimicrobiano de uso bucal mais utilizado na Odontologia devido ao seu amplo espectro de ação contra bactérias, fungos e vírus e efeito residual. No entanto, este agente apresenta efeitos colaterais quando utilizado por longo período, podendo causar coloração extrínseca nos dentes e restaurações, alteração no paladar, sensibilidade na língua e descamação das mucosas. Estes efeitos adversos conduzem à pesquisa de novas formulações. Entretanto, até o momento, nenhum agente antimicrobiano substituiu a clorexidina. Assim, o objetivo deste estudo foi desenvolver uma nova formulação antimicrobiana à base de um extrato de planta derivado do chá verde, a epigalocatequina-3-galato (EGCG), avaliar sua ação antimicrobiana contra microrganismos cariogênicos, in vitro e in vivo, e a possibilidade de alteração de cor dental, in vitro. A atividade antimicrobiana in vitro contra S. mutans, S. sobrinus e L. casei foi avaliada por meio da determinação da concentração inibitória mínima (CIM) e concentração bactericida mínima (CBM), e, posteriormente sua concentração antimicrobiana de uso clínico foi determinada in vivo, após seu uso por crianças com alto risco e atividade da doença cárie. A concentração de microrganismos cariogênicos foi determinada na saliva das crianças, antes e após a realização do bochecho em diferentes concentrações, até se obter a máxima ação antimicrobiana. A clorexidina a 0,12% (Periogard®) e a água destilada foram utilizadas como controle positivo e negativo, respectivamente. A possível alteração de cor dental foi avaliada na coroa de dentes decíduos e permanentes humanos anteriores recém-extraídos, por meio de espectrofotometria (Easy Shade) e obtenção dos valores absolutos de L*, a* e b* (Sistema CIELab). Foi determinada a cor inicial e após a realização de 1, 5, 10 e 30 simulações de bochechos com cada solução testada durante 1 minuto. Os resultados dos ensaios de CIM e CBM in vitro mostraram que a formulação de EGCG inibiu o crescimento de todos os microrganismos cariogênicos avaliados. A CIM de EGCG contra S. mutans, S. sobrinus e para o L. casei foi obtida nas concentrações de 125, 750 e 750 μg/mL, respectivamente. A CBM de EGCG contra o S. mutans, S. sobrinus e para o L. casei foi verificada nas concentrações de 250, 1000 e 1000 μg/mL, respectivamente. A CBM em comum entre os 3 microrganimos foi utilizada como concentração inicial para a avaliação da atividade antimicrobiana in vivo. A partir desse valor a concentração foi sendo dobrada até atingir o valor de 4000 μg/mL, que foi considerada a concentração de EGCG de uso clínico que causou redução da microbiota salivar cariogênica (86,48%) que mais se assemelhou à clorexidina (89,89%). A simulação de bochechos com a formulação de EGCG desenvolvida (4000 μg/mL) causou alteração no valor absoluto das coordenadas L*, a* e b* em dentes decíduos e permanentes, de forma semelhante à causada pela solução de clorexidina. A alteração dos valores absolutos de L* e b* foram reversíveis após a realização de profilaxia dental. Com base nas metodologias e nos resultados obtidos no presente estudo pode-se concluir que a formulação desenvolvida, à base de EGCG, apresenta efeito antimicrobiano contra microrganismos cariogênicos, in vitro e in vivo, e causa alteração de cor dental reversível. / Currently the digluconate of chlorhexidine (CHX) is the antimicrobial agent for oral use most often used in dentistry due to its broad spectrum of activity against bacteria, fungi and viruses, and residual effect. However, this agent has side effects when used for long periods, and may cause extrinsic staining on teeth and restorations, change in taste, tenderness in the language and peeling of the mucous membranes. These adverse events lead to research into new formulations. However, to date, no antimicrobial agent has replaced the chlorhexidine. The objective of this study was to develop a new antimicrobial formulation based of green tea extract, epigallocatechin-3-gallate (EGCG), evaluate their antimicrobial activity against cariogenic microorganisms in vitro and in vivo, and possibility of dental color change in vitro. The in vitro antimicrobial activity against S. mutans, S. sobrinus e L. casei was evaluated by determining the minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC), and subsequently its antimicrobial concentration was determined in clinical use, after its use for children at high risk and activity of caries. The concentration of cariogenic microorganisms was determined in the saliva of children before and after performing the mouthwash at different concentrations to obtain maximum antimicrobial activity. The chlorhexidine 0.12% (Periogard®) and distilled water were used as positive and negative controls, respectively. The possible dental color change was evaluated on the crown of deciduous and permanent teeth freshly extracted human anterior by means of spectrophotometry (Easy Shade) and obtaining the absolute values of L *, a * and b * (CIELab system). The color was determined in the beginning and after the completion of 1, 5, 10 and 30 mouthwash simulations for 1 minute of each solution tested. In vitro results of MIC and CBM tests showed that formulation EGCG inhibited the growth of all cariogenic microorganisms evaluated similarly to chlorhexidine. The MIC of EGCG against S. mutans, S. sobrinus and L. casei was observed at concentrations of 125, 750 and 750 μg/ml, respectively. EGCG MBC against S. mutans, S. sobrinus and L. casei was observed at concentrations of 250, 1000 and 1000 μg/ml, respectively. The common CBM between the three microbes was used as initial concentration for the evaluation of the antimicrobial activity in vivo. From this value the concentration was being folded up to the value of 4000 μg/mL, which was considered the concentration of EGCG clinical use which caused reduction in salivary microbiota cariogenic (86.48%) that most resembled the chlorhexidine (89.89%). The simulation of mouthwash with the developed formulation EGCG (4000 μg/ml) caused change in the absolute value of the coordinates L *, a * and b * in deciduous and permanent teeth, similar to that caused by chlorhexidine . The changes of the absolute values of L* and b* were reversible after performing dental prophylaxis. Accordance with the procedures and the results obtained in this study it can be concluded that the formulation developed, based on EGCG, has antimicrobial effect against cariogenic microorganisms in vitro and in vivo, and causes reversible change dental color.