Orientador: Roberto da Silva / Banca: Eleonora Cano Carmona / Banca: Maria de Lourdes Teixeira de Morais Polizeli / Banca: Hamilton Cabral / Banca: Rodrigo Simões Ribeiro Leite / Resumo: Ciclodextrina-glicosil-transferase (CGTase, EC 2.4.1.19) é uma enzima capaz de formar ciclodextrinas (CDs), tendo o amido como substrato. A enzima é de grande interesse industrial, principalmente nas indústrias alimentícias, cosméticas, químicas e farmacêuticas. CDs são moléculas cíclicas formadas por monômeros de glicoses, unidos por ligações α-1,4. Os tipos mais comuns de ciclodextrinas, α-, β- e γ- CD, consistem de 6, 7 e 8 monômeros de glicose, respectivamente. A molecula de CD possui uma estrutura única com a cavidade interna hidrofóbica e a região externa hidrofílica, sendo possível a formação de complexos de inclusão com uma variedade de compostos, que pode melhorar ou proteger as propriedades físicoquímicas da molécula encapsulada. Este estudo foi dividio em três capitulos, o primeiro foi uma revisão bibliografica, e os outros dois são trabalhos de pesquisa. No primeiro trabalho estudou-se a produção de CDs pela CGTase do Bacillus clausii subgrupo E16, tanto em relação ao efeito da concentração do amido na produção das CDs, como em relação a utilização de fontes alternativas de amido (amido solúvel de batata PA, de milho, de trigo e de mandioca) como substrato. Observouse que a enzima produziu preferencialmente β-CD nos diferentes tipos de substrato utilizados. O mais alto grau de conversão de CDs foi obtido com o uso de amido de mandioca, tendo convertido 95,30% (p/p) em β-CD, seguido de 86,60% (p/p) do amido solúvel. A concentração de 1% de amido de mandioca apresentou o melhor rendimento na produção de CDs. No segundo trabalho de desquisa, o objetivo foi a produção de CDs pela CGTase do Bacillus clausii E16 em fontes alternativas de substrato (farelo de trigo, farelo de mandioca; farinhas de milho, trigo e mandioca). Observou-se que a enzima produziu β-CD nos diferentes tipos de substratos utilizados. O grau de conversão de CDs... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Cyclodextrin glycosyltransferase (CGTase, EC 2.4.1.19) is an enzyme capable of converting starch into cyclodextrins (CDs) molecule. CDs are becoming increasingly popular in pharmaceutical, chemical, cosmetics and food industries. CDs are cyclic oligosaccharides compounded of glucose units jointed by α-1,4 linkages. The most common types of cyclodextrins, α-, β- and γ- CD, consist of 6, 7 and 8 glucose units, respectively. A CD molecule has a unique torus-shaped structure with a hydrophobic internal cavity and a hydrophilic external surface. As a result, CDs can form inclusion complexes with many hydrophobic guest molecules and thereby change their physical and chemical properties. This study was divided in three chapters, the first is about one bibliographic review, and the other are about two research approaches. The aim of the first work was to verify the effect of different starch botanical sources and the concentration of starch in the production of cyclodextrins by CGTase enzyme from Bacillus clausiii E16. It was noticed that the enzyme mainly produced β-CD with the different types of starch (soluble potato starch, corn starch, wheat starch and cassava starch) used substrate. The higher degree of conversion of CDs was obtained with the use cassava starch, of which 95,30% (w/w) was converted in β-CD, followed by 86,60% (w/w) of soluble starch. The concentration 1% of cassava starch showed the best efficiency in the production of CDs. In the second research work, the aim was studied the application of a CGTase from Bacillus clausiii E16 in alternative substrate sources (cassava bran, wheat bran; corn meal, wheat flour e cassava flour) for production of cyclodextrins. It was noticed that the enzyme produced β-CD with the different types of used substrate. The degree of conversion of CDs obtained with the use cassava bran was 40,48% (w/w) in β-CD and preliminary studies... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Cyclodextrin glucanotransferase (EC 2.4.1.19) from the alkaliphilic Bacillus sp. G-825-6 converts starch mainly to c-cyclodextrin (CD8). A combination of error-prone PCR and DNA shuffling was used to obtain variants of this enzyme with higher product specificity for CD8 and a broad pH activity range. The variant S54 with seven amino acid substitutions showed a 1.2-fold increase in CD8-synthesizing activity and the product ratio of CD7:CD8 was shifted to 1:7 compared to 1:3 of the wild-type enzyme. Nine amino acid substitutions of the cyclodextrin glucanotransferase were performed to generate the variant S35 active in a pH range 4.0–10.0. Compared to the wild-type enzyme which is inactive below pH 6.0, S35 retained 70% of its CD8-synthesizing activity at pH 4.0.

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A formononetina e a biochanina A são as isoflavonas majoritárias nas partes aéreas de Trifolium pratense L. (trevo-vermelho) relacionadas com as principais atividades farmacológicas da planta. São chamadas de fitoestrógenos, pois possuem estrutura similar ao do 17-β-estradiol, e são capazes de se ligar aos receptores estrogênicos (ERβ e ERα). As isoflavonas agliconas são moléculas de baixa hidrossolubilidade, o que pode limitar sua aplicação em produtos para pele e a expressão de sua atividade biológica. O presente trabalho tem como objetivo obter uma fração enriquecida em isoflavonas de T. pratense e avaliar a permeação cutânea das agliconas formononetina e biochanina A individualmente e associadas. Adicionalmente, o efeito de promoção da permeação cutânea em pele de orelha suina também foi objeto do estudo. A fração foi preparada por maceração e após precipitação das isoflavonas agliconas por evaporação do etanol, o precipitado foi separado por filtração e purificado por cromatografia em coluna de poliamida. O produto foi seco e apresentou concentração de isoflavonas de 2,8 mg/g de formononetina e 2,7 mg/g de biochanina A. No entanto, essa concentração ainda não foi suficiente para posterior incorporação em uma formulação visando testes de permeação cutanea. Neste contexto, os estudos de permeação em pele de orelha de suíno (Franz cells) foram realizados com as isoflavonas majoritárias de referência incorporadas à hidrogéis de hidroxipropilmetilcellulose (HPMC). Para avaliar o teor de isoflavonas nas formulações e nas diferentes camadas da pele foi desenvolvido método bioanalítico utilizando cromatografia líquida de alta eficiência, o qual mostrou-se linear, específico, exato, preciso e robusto. Os hidrogéis foram desenvolvidos utilizando como polímero HPMC (3,5%, m/v) e as isoflavonas (0,1%) foram incorporadas à essa base, individualmente ou associadas, em presença ou ausência de hidroxipropil-β-ciclodextrina (HPβCD) ou metil-β-ciclodextrina (MβCD). Os resultados obtidos na avaliação da permeação cutânea revelaram que as isoflavonas permearam mais quando incorporadas individualmente na base especialmente a formononetina. A biochanina A apresentou maior capacidade de permeação do que a formononetina, alcançando concentrações na epiderme de 0,5 ug/cm2 e na derme de 1,5 μg/cm2, representando cerca de 2,7 vezes mais comparando com a concentração de formononetina (respectivamente, 0,2 μg/cm2 e 0,4 μg/cm2). uso de ciclodextrinas aumentou significativamente a permeação da formononetina, tanto na epiderme quanto na derme. Para a biochanina A, apenas a retenção na epiderme foi aumentada com a presença de ciclodextrinas. A HPβCD foi a ciclodextrina que apresentou os melhores resultados de promoção da permeação da formononetina na derme e epiderme, proporcionando um aumento de 113%. Para a biochanina A, as duas ciclodextrinas aumentaram a sua concentração na epiderme na mesma proporção (37%). Quando as duas isoflavonas foram incorporadas em misturas 1:1 no hidrogel, a formononetina apresentou menor retenção, tanto na epiderme (0,1 μg/cm2) quanto na derme (0,4 μg/cm2). Contrariamente, a biochanina A apresentou retenção semelhante àquela apresentada quando foi incorporada isoladamente no hidrogel, caracterizando-se como uma molécula mais permeável e não sofrendo interferência da formononetina na sua permeação e retenção. Não foi observado efeito significativo da presença das ciclodextrinas na promoção da permeação cutânea das isoflavonas nas misturas, exceto para a formononetina, na epiderme. O conjunto dos resultados demonstrou que a formononetina e biochanina A são capazes de permear a pele sendo majoritariamente retidas na epiderme e na derme, revelando o seu potencial uso em preparações cosméticas destinadas à prevenção do envelhecimento cutâneo. As ciclodextrinas apresentaram acentuado efeito promotor da permeação cutânea apenas para a formononetina, que apresenta menor permeabilidade. / The main isoflavones present Trifolium pratense L. (red clover) aereal parts are the isoflavones formononetin and biochanin A, related to its pharmacological activities. These compounds are known as phytoestrogens due to its similarity to the structure of 17-β-estradiol, being able to bind to the estrogen receptor (ERβ and ERα). Aglicones of isoflavones display low water solubility limiting its incorporation in products for the skin and expression of its biological activity. The present work aims to develop a isoflavones-enriched fraction of T. pratense and to evaluate the skin permeation of the aglicones formononetin and biochanin A individually, and in association. Moreover the promoter effect of cyclodextrins on their skin permeation will also be evaluated. The enriched-fraction was prepared by maceration in ethanol 40% (v/v). The ethanol was evaporated and the dispersion was filtered. The supernatant was purified using a column chromatography packet with polyamide. The final product was dried and presented a concentration of 2.8 mg/g of formononetin and 2.7 mg/g of biochanin A. However, these amounts of isoflavones were not enough for subsequent incorporation into a formulation to proceed the cutaneous permeation tests. In this context, the permeation studies were performed using the chemical reference formononetin and biochanin A, incorporated into the hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) hydrogels for the permeation studies on porcine ear skin (Franz cells). To evaluate the isoflavone concentration in the formulations and in the different skin layers, a bioanalytical method was validated using high performance liquid chromatography (HPLC), which showed linearity, specificity, accuracy, precision and robusteness. Hydrogels were developed using HPMC (Methocel® K4M) polymer (3.5%, m/v) and the isoflavones were incorporated into this base individually or in combination, in the presence or absence of hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPβCD) or methyl-β-cyclodextrin (MβCD). The results obtained in the cutaneous permeation tests showed higher permeation values when the isoflavones were individually incorporated into the formulations especially for formononetin. Biochanin A showed higher permeation capacity when compared to formononetin, reaching 0.5 μg/cm2 in the epidermis and 1.5 μg/cm2 in the dermis, representing about 2.7 times the concentration of formononetin (0.2 μg/cm2 and 0.4 μg/cm2). The use of cyclodextrins increased significantly the permeation values of formononetin, both in the epidermis and in the dermis. For biochanin A only the retention in the epidermis was increased. HPβCD was the cyclodextrin that showed the best results for formononetin as permeation promoter, providing an increasing in the epidermis and dermis of 113%. Both cyclodextrins improved the biochanin A permeation in the same proportion in the epidermis (37%). When the isoflavones were incorporated into hydrogels together (1:1 ratio), formononetin showed less retention in both skin layers (0.1 μg/cm2 in the epidermis and 0.4 μg/cm2 in the dermis) and biochanin A remained with similar performance when added alone. In the presence of cyclodextrins, no significant effect was observed in the promotion of skin permeation of isoflavones in mixtures, except for formononetin, in the epidermis. Taken together, the results indicated that formononetin and biochanin A present skin permeation being mostly retained in the epidermis and dermis, revealing its potential use in cosmetic products preparations for preventing skin aging. Cyclodextrins presented a marked skin permeation promoting effect only on formononetin, which molecule presents lower permeability.

Naphthenic acids (NAs) are a group of carboxylic acids that are found in hydrocarbon deposits such as the oil sands bitumen. These compounds are a well-known corrosive agent and a toxic component in the oil sands process water (OSPW). Due to Alberta’s zero discharge policy, OSPW cannot be released and must be stored until toxic components like NAs are remediated. One technique that has shown potential is to physically adsorb NAs onto a copolymer generated from economical biomaterials. Therefore, the project can be divided into three sections: 1) Synthesis of β-cyclodextrin (β-CD) copolymer for the sorption of p-nitrophenol (PNP); 2) Synthesis of chitosan-based copolymers (Chi-Glu) for the sorption of PNP; 3) Sorption of carboxylates and NAs using Chi-Glu copolymers. PNP sorption was used as a probe to understand the physicochemical properties of the copolymers. In the first section, β-CD was reacted with sebacoyl chloride (SCl) and terephthaloyl chloride (TCl) at various mole ratios. Characterization was done using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), thermogravimetric analysis (TGA), 1H NMR spectroscopy (1H NMR), elemental analysis (CHN), and nitrogen porosimetry. Copolymers synthesized at mole ratios of β-CD to SCl from 1:1 to 1:3 were hydrolyzed at acidic and basic conditions. Therefore, sorption studies were not done at these ratios. The same occurred for 1:1 to 1:3 TCl copolymers. Sorption studies with PNP at pH 4.6 demonstrated enhanced sorption capacity when comparing with a standard: granular activated carbon (GAC). The sorption capacity, Qm (mmol/g), ordered from largest to smallest is 1:9 SCl>1:9 TCl>1:6 SCl> GAC> 1:6 TCl. Chi-Glu copolymers were synthesized by cross-linking glutaraldehyde with pristine chitosan. A systematic study on the effects reaction conditions have on the sorption capacity of the materials was done. Three conditions were changed: pH, temperature, and mole ratios. Chi-Glu copolymers were synthesized at various chitosan to glutaraldehyde mole ratios (1:400, 1:700, 1:1000). Sufficient time was allowed for the aging process. Characterization was done using TGA, FT-IR, CHN, and nitrogen porosimetry. Sorption study with PNP were done at pH = 7.0 and 9.0. At pH = 7.0 sorption capacity appears to correlate to the quantity of homo-polymerized glutaraldehyde: 1:700>1:1000>1:400. While at pH = 9.0, the sorption capacity is inversely proportional to the degree of crosslinking: 1:400>1:700>1:1000. By increasing the pH at the shrinkage phase, PNP was weakly bound onto the Chi-Glu copolymer. Varying temperature before gelation caused a decrease in the sorption capacity with PNP. Sorption studies involving carboxylates and NAs were done at pH = 9.0 at ambient temperature using Chi-Glu copolymers (1:400, 1:700, and 1:1000) and chitosan. Three carboxylates were chosen to reflect the diverse components in NAs. Varying degrees of cyclization (Z = 0, -2, -4) and lipophilic surface area were the main criteria for carboxylates. The sorption capacity depended mainly on the lipophilic surface area (LSA) with sorption capacity highest for 2-hexyldecanoic acid (S1) which has the largest LSA and lowest for, trans-4-pentylcyclohexanecarboxylic acid (S2) and dicyclohexylacetic acid (S3). Unfortunately, cross-linking with glutaraldehyde does not enhance sorption as pristine chitosan retained a higher sorption capacity compared to Chi-Glu copolymers. Acros and Fluka NAs were chosen for sorption and no significant sorption was recorded for any copolymers. Problems involving the micellization process can explain the lack of sorption.

A formononetina e a biochanina A são as isoflavonas majoritárias nas partes aéreas de Trifolium pratense L. (trevo-vermelho) relacionadas com as principais atividades farmacológicas da planta. São chamadas de fitoestrógenos, pois possuem estrutura similar ao do 17-β-estradiol, e são capazes de se ligar aos receptores estrogênicos (ERβ e ERα). As isoflavonas agliconas são moléculas de baixa hidrossolubilidade, o que pode limitar sua aplicação em produtos para pele e a expressão de sua atividade biológica. O presente trabalho tem como objetivo obter uma fração enriquecida em isoflavonas de T. pratense e avaliar a permeação cutânea das agliconas formononetina e biochanina A individualmente e associadas. Adicionalmente, o efeito de promoção da permeação cutânea em pele de orelha suina também foi objeto do estudo. A fração foi preparada por maceração e após precipitação das isoflavonas agliconas por evaporação do etanol, o precipitado foi separado por filtração e purificado por cromatografia em coluna de poliamida. O produto foi seco e apresentou concentração de isoflavonas de 2,8 mg/g de formononetina e 2,7 mg/g de biochanina A. No entanto, essa concentração ainda não foi suficiente para posterior incorporação em uma formulação visando testes de permeação cutanea. Neste contexto, os estudos de permeação em pele de orelha de suíno (Franz cells) foram realizados com as isoflavonas majoritárias de referência incorporadas à hidrogéis de hidroxipropilmetilcellulose (HPMC). Para avaliar o teor de isoflavonas nas formulações e nas diferentes camadas da pele foi desenvolvido método bioanalítico utilizando cromatografia líquida de alta eficiência, o qual mostrou-se linear, específico, exato, preciso e robusto. Os hidrogéis foram desenvolvidos utilizando como polímero HPMC (3,5%, m/v) e as isoflavonas (0,1%) foram incorporadas à essa base, individualmente ou associadas, em presença ou ausência de hidroxipropil-β-ciclodextrina (HPβCD) ou metil-β-ciclodextrina (MβCD). Os resultados obtidos na avaliação da permeação cutânea revelaram que as isoflavonas permearam mais quando incorporadas individualmente na base especialmente a formononetina. A biochanina A apresentou maior capacidade de permeação do que a formononetina, alcançando concentrações na epiderme de 0,5 ug/cm2 e na derme de 1,5 μg/cm2, representando cerca de 2,7 vezes mais comparando com a concentração de formononetina (respectivamente, 0,2 μg/cm2 e 0,4 μg/cm2). uso de ciclodextrinas aumentou significativamente a permeação da formononetina, tanto na epiderme quanto na derme. Para a biochanina A, apenas a retenção na epiderme foi aumentada com a presença de ciclodextrinas. A HPβCD foi a ciclodextrina que apresentou os melhores resultados de promoção da permeação da formononetina na derme e epiderme, proporcionando um aumento de 113%. Para a biochanina A, as duas ciclodextrinas aumentaram a sua concentração na epiderme na mesma proporção (37%). Quando as duas isoflavonas foram incorporadas em misturas 1:1 no hidrogel, a formononetina apresentou menor retenção, tanto na epiderme (0,1 μg/cm2) quanto na derme (0,4 μg/cm2). Contrariamente, a biochanina A apresentou retenção semelhante àquela apresentada quando foi incorporada isoladamente no hidrogel, caracterizando-se como uma molécula mais permeável e não sofrendo interferência da formononetina na sua permeação e retenção. Não foi observado efeito significativo da presença das ciclodextrinas na promoção da permeação cutânea das isoflavonas nas misturas, exceto para a formononetina, na epiderme. O conjunto dos resultados demonstrou que a formononetina e biochanina A são capazes de permear a pele sendo majoritariamente retidas na epiderme e na derme, revelando o seu potencial uso em preparações cosméticas destinadas à prevenção do envelhecimento cutâneo. As ciclodextrinas apresentaram acentuado efeito promotor da permeação cutânea apenas para a formononetina, que apresenta menor permeabilidade. / The main isoflavones present Trifolium pratense L. (red clover) aereal parts are the isoflavones formononetin and biochanin A, related to its pharmacological activities. These compounds are known as phytoestrogens due to its similarity to the structure of 17-β-estradiol, being able to bind to the estrogen receptor (ERβ and ERα). Aglicones of isoflavones display low water solubility limiting its incorporation in products for the skin and expression of its biological activity. The present work aims to develop a isoflavones-enriched fraction of T. pratense and to evaluate the skin permeation of the aglicones formononetin and biochanin A individually, and in association. Moreover the promoter effect of cyclodextrins on their skin permeation will also be evaluated. The enriched-fraction was prepared by maceration in ethanol 40% (v/v). The ethanol was evaporated and the dispersion was filtered. The supernatant was purified using a column chromatography packet with polyamide. The final product was dried and presented a concentration of 2.8 mg/g of formononetin and 2.7 mg/g of biochanin A. However, these amounts of isoflavones were not enough for subsequent incorporation into a formulation to proceed the cutaneous permeation tests. In this context, the permeation studies were performed using the chemical reference formononetin and biochanin A, incorporated into the hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) hydrogels for the permeation studies on porcine ear skin (Franz cells). To evaluate the isoflavone concentration in the formulations and in the different skin layers, a bioanalytical method was validated using high performance liquid chromatography (HPLC), which showed linearity, specificity, accuracy, precision and robusteness. Hydrogels were developed using HPMC (Methocel® K4M) polymer (3.5%, m/v) and the isoflavones were incorporated into this base individually or in combination, in the presence or absence of hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPβCD) or methyl-β-cyclodextrin (MβCD). The results obtained in the cutaneous permeation tests showed higher permeation values when the isoflavones were individually incorporated into the formulations especially for formononetin. Biochanin A showed higher permeation capacity when compared to formononetin, reaching 0.5 μg/cm2 in the epidermis and 1.5 μg/cm2 in the dermis, representing about 2.7 times the concentration of formononetin (0.2 μg/cm2 and 0.4 μg/cm2). The use of cyclodextrins increased significantly the permeation values of formononetin, both in the epidermis and in the dermis. For biochanin A only the retention in the epidermis was increased. HPβCD was the cyclodextrin that showed the best results for formononetin as permeation promoter, providing an increasing in the epidermis and dermis of 113%. Both cyclodextrins improved the biochanin A permeation in the same proportion in the epidermis (37%). When the isoflavones were incorporated into hydrogels together (1:1 ratio), formononetin showed less retention in both skin layers (0.1 μg/cm2 in the epidermis and 0.4 μg/cm2 in the dermis) and biochanin A remained with similar performance when added alone. In the presence of cyclodextrins, no significant effect was observed in the promotion of skin permeation of isoflavones in mixtures, except for formononetin, in the epidermis. Taken together, the results indicated that formononetin and biochanin A present skin permeation being mostly retained in the epidermis and dermis, revealing its potential use in cosmetic products preparations for preventing skin aging. Cyclodextrins presented a marked skin permeation promoting effect only on formononetin, which molecule presents lower permeability.

A formononetina e a biochanina A são as isoflavonas majoritárias nas partes aéreas de Trifolium pratense L. (trevo-vermelho) relacionadas com as principais atividades farmacológicas da planta. São chamadas de fitoestrógenos, pois possuem estrutura similar ao do 17-β-estradiol, e são capazes de se ligar aos receptores estrogênicos (ERβ e ERα). As isoflavonas agliconas são moléculas de baixa hidrossolubilidade, o que pode limitar sua aplicação em produtos para pele e a expressão de sua atividade biológica. O presente trabalho tem como objetivo obter uma fração enriquecida em isoflavonas de T. pratense e avaliar a permeação cutânea das agliconas formononetina e biochanina A individualmente e associadas. Adicionalmente, o efeito de promoção da permeação cutânea em pele de orelha suina também foi objeto do estudo. A fração foi preparada por maceração e após precipitação das isoflavonas agliconas por evaporação do etanol, o precipitado foi separado por filtração e purificado por cromatografia em coluna de poliamida. O produto foi seco e apresentou concentração de isoflavonas de 2,8 mg/g de formononetina e 2,7 mg/g de biochanina A. No entanto, essa concentração ainda não foi suficiente para posterior incorporação em uma formulação visando testes de permeação cutanea. Neste contexto, os estudos de permeação em pele de orelha de suíno (Franz cells) foram realizados com as isoflavonas majoritárias de referência incorporadas à hidrogéis de hidroxipropilmetilcellulose (HPMC). Para avaliar o teor de isoflavonas nas formulações e nas diferentes camadas da pele foi desenvolvido método bioanalítico utilizando cromatografia líquida de alta eficiência, o qual mostrou-se linear, específico, exato, preciso e robusto. Os hidrogéis foram desenvolvidos utilizando como polímero HPMC (3,5%, m/v) e as isoflavonas (0,1%) foram incorporadas à essa base, individualmente ou associadas, em presença ou ausência de hidroxipropil-β-ciclodextrina (HPβCD) ou metil-β-ciclodextrina (MβCD). Os resultados obtidos na avaliação da permeação cutânea revelaram que as isoflavonas permearam mais quando incorporadas individualmente na base especialmente a formononetina. A biochanina A apresentou maior capacidade de permeação do que a formononetina, alcançando concentrações na epiderme de 0,5 ug/cm2 e na derme de 1,5 μg/cm2, representando cerca de 2,7 vezes mais comparando com a concentração de formononetina (respectivamente, 0,2 μg/cm2 e 0,4 μg/cm2). uso de ciclodextrinas aumentou significativamente a permeação da formononetina, tanto na epiderme quanto na derme. Para a biochanina A, apenas a retenção na epiderme foi aumentada com a presença de ciclodextrinas. A HPβCD foi a ciclodextrina que apresentou os melhores resultados de promoção da permeação da formononetina na derme e epiderme, proporcionando um aumento de 113%. Para a biochanina A, as duas ciclodextrinas aumentaram a sua concentração na epiderme na mesma proporção (37%). Quando as duas isoflavonas foram incorporadas em misturas 1:1 no hidrogel, a formononetina apresentou menor retenção, tanto na epiderme (0,1 μg/cm2) quanto na derme (0,4 μg/cm2). Contrariamente, a biochanina A apresentou retenção semelhante àquela apresentada quando foi incorporada isoladamente no hidrogel, caracterizando-se como uma molécula mais permeável e não sofrendo interferência da formononetina na sua permeação e retenção. Não foi observado efeito significativo da presença das ciclodextrinas na promoção da permeação cutânea das isoflavonas nas misturas, exceto para a formononetina, na epiderme. O conjunto dos resultados demonstrou que a formononetina e biochanina A são capazes de permear a pele sendo majoritariamente retidas na epiderme e na derme, revelando o seu potencial uso em preparações cosméticas destinadas à prevenção do envelhecimento cutâneo. As ciclodextrinas apresentaram acentuado efeito promotor da permeação cutânea apenas para a formononetina, que apresenta menor permeabilidade. / The main isoflavones present Trifolium pratense L. (red clover) aereal parts are the isoflavones formononetin and biochanin A, related to its pharmacological activities. These compounds are known as phytoestrogens due to its similarity to the structure of 17-β-estradiol, being able to bind to the estrogen receptor (ERβ and ERα). Aglicones of isoflavones display low water solubility limiting its incorporation in products for the skin and expression of its biological activity. The present work aims to develop a isoflavones-enriched fraction of T. pratense and to evaluate the skin permeation of the aglicones formononetin and biochanin A individually, and in association. Moreover the promoter effect of cyclodextrins on their skin permeation will also be evaluated. The enriched-fraction was prepared by maceration in ethanol 40% (v/v). The ethanol was evaporated and the dispersion was filtered. The supernatant was purified using a column chromatography packet with polyamide. The final product was dried and presented a concentration of 2.8 mg/g of formononetin and 2.7 mg/g of biochanin A. However, these amounts of isoflavones were not enough for subsequent incorporation into a formulation to proceed the cutaneous permeation tests. In this context, the permeation studies were performed using the chemical reference formononetin and biochanin A, incorporated into the hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) hydrogels for the permeation studies on porcine ear skin (Franz cells). To evaluate the isoflavone concentration in the formulations and in the different skin layers, a bioanalytical method was validated using high performance liquid chromatography (HPLC), which showed linearity, specificity, accuracy, precision and robusteness. Hydrogels were developed using HPMC (Methocel® K4M) polymer (3.5%, m/v) and the isoflavones were incorporated into this base individually or in combination, in the presence or absence of hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPβCD) or methyl-β-cyclodextrin (MβCD). The results obtained in the cutaneous permeation tests showed higher permeation values when the isoflavones were individually incorporated into the formulations especially for formononetin. Biochanin A showed higher permeation capacity when compared to formononetin, reaching 0.5 μg/cm2 in the epidermis and 1.5 μg/cm2 in the dermis, representing about 2.7 times the concentration of formononetin (0.2 μg/cm2 and 0.4 μg/cm2). The use of cyclodextrins increased significantly the permeation values of formononetin, both in the epidermis and in the dermis. For biochanin A only the retention in the epidermis was increased. HPβCD was the cyclodextrin that showed the best results for formononetin as permeation promoter, providing an increasing in the epidermis and dermis of 113%. Both cyclodextrins improved the biochanin A permeation in the same proportion in the epidermis (37%). When the isoflavones were incorporated into hydrogels together (1:1 ratio), formononetin showed less retention in both skin layers (0.1 μg/cm2 in the epidermis and 0.4 μg/cm2 in the dermis) and biochanin A remained with similar performance when added alone. In the presence of cyclodextrins, no significant effect was observed in the promotion of skin permeation of isoflavones in mixtures, except for formononetin, in the epidermis. Taken together, the results indicated that formononetin and biochanin A present skin permeation being mostly retained in the epidermis and dermis, revealing its potential use in cosmetic products preparations for preventing skin aging. Cyclodextrins presented a marked skin permeation promoting effect only on formononetin, which molecule presents lower permeability.

This work deals with the use of methoxymethyl protecting group in chemistry of cyclodextrins, where this group has not been used very often so far. The work deals with development of optimal methods for introduction and for subsequent removal of the group and shows its usefulness in the preparation of new 6I -O-monosubstituted cyclodextrin derivatives, which are hard to get by standard methods. Key words: cyclodextrin derivatives, methoxymethyl group, protecting group