Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Cadmium (Cd) is one of the most toxic metals in relation to environmental contamination and human poisoning. This metal has a long biological half-life (10-30 years) and prolonged exposure to Cd has been associated with toxic effects on many organs as kidneys, liver, lungs, bone, including the brain, probably due to generation of stress oxidative. In this context, it is known that the polyphenol curcumin, natural compound derived from Curcuma longa, exerce several therapeutic functions, highlighting the great antioxidant, anti-inflammatory and neuroprotective potential. Thus, this work aims to evaluate the behavioral and memory parameters, the activity of acetylcholinesterase and ectonzimas, as well as lipid peroxidation in rats intoxicated by Cd and to determine the possible protective effect of curcumin. For this, we used 120 male Wistar rats, that received CdCl2.H2O as cadmium (Cd; 1 mg/kg) and/or curcumin (Curc, 30, 60 or 90 mg/kg) five times a week during 3 months. The animals were randomly divided into 8 groups (n = 15): (1) Saline/oil (2) Saline/Curc 30 (3) Saline/Curc 60, (4) Saline/Curc 90 (5) Cd/oil (6) Cd/Curc 30 (7) Cd/Curc 60 and (8) Cd/Curc 90. The results showed an increase in the levels of lipid peroxidation and in the AChE activity in different cerebral structures. The Cd was also increase the AChE and NTPDase (ATP and ADP as substrate) and decrease the 5 -nucleotidase activity from cerebral cortex synaptosomes. These Cd effects on central nervous system may be associated with memory deficits, evidenced by decreasing in step-down latency in the inhibitory avoidance test. Moreover, Cd also increased peripheral AChE activity of AChE (whole blood and lymphocytes) which can be associated with a pro-inflammatory state in these animals. However, Curc was effective in reducing the harmful effects of Cd decreasing lipid peroxidation and preventing increased AChE and NTPDase activities, thereby improving neurotransmission and cognitives processes, suggesting that this natural compound may be considered, after further study, an important ally in therapies against poisoning by this metal. / O cádmio (Cd) é um dos metais mais tóxicos tanto em nível de intoxicação humana quanto de contaminação ambiental. Pelo fato desse metal possuir uma longa meia-vida biológica (10-30 anos), a exposição prolongada a ele tem sido associada a efeitos danosos em muitos órgãos como rins, fígado, pulmões, ossos, e inclusive o cérebro, provavelmente devido à geração de estresse oxidativo. Neste contexto, sabe-se que o polifenol curcumina, composto natural obtido a partir de Curcuma longa, exerce diversas funções terapêuticas, destacando-se o grande potencial antioxidante, anti-inflamatório e neuroprotetor. Sendo assim, este trabalho visou avaliar os parâmetros comportamentais e de memória, a atividade das ectoenzimas e acetilcolinesterase, bem com a peroxidação lipídica em ratos intoxicados por Cd e o possível efeito protetor da curcumina. Para tanto, foram utilizados 120 ratos Wistar machos, que receberam cádmio na forma CdCl2.H2O (Cd; 1 mg/kg) e/ou curcumina (Curc; 30, 60 ou 90 mg/kg) cinco vezes por semana durante 3 meses. Os animais foram divididos ao acaso em 8 grupos (n=15): (1) Salina/óleo, (2) Salina/Curc 30, (3) Salina/Curc 60, (4) Salina/Curc 90, (5) Cd/óleo, (6) Cd/Curc 30, (7) Cd/Curc 60 e (8) Cd/Curc 90. Os resultados demonstraram um aumento nos níveis de peroxidação lipídica e na atividade da enzima AChE em diferentes estruturas encefálicas. A intoxicação por Cd também aumentou a atividade das enzimas AChE e NTPDase (substratos ATP e ADP) e diminuiu a atividade da enzima 5 -nucleotidade em sinaptossomas de córtex cerebral. Esses efeitos do Cd no sistema nervoso central podem estar associados ao déficit de memória, evidenciado através da diminuição do tempo de latência no teste de esquiva inibitória. Além disso, o Cd também aumentou a atividade da enzima AChE periférica (sangue total e linfócitos) o que pode estar relacionado com um estado pró-inflamatório nesses animais. No entanto, a Curc foi eficaz em reduzir os efeitos danosos do Cd, diminuindo a peroxidação lipídica nas estruturas cerebrais, prevenindo o aumento da atividade da AChE e da NTPDase, melhorando, assim, a neurotransmissão e os processos cognitivos, sugerindo que este composto natural possa ser considerado após estudos adicionais um importante aliado em terapias contra a intoxicação por esse metal.

Made available in DSpace on 2016-08-17T18:39:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5403.pdf: 1214659 bytes, checksum: ec578be4027b3263202dca89b2b6f55a (MD5) Previous issue date: 2013-04-02 / Financiadora de Estudos e Projetos / Photodynamic Therapy (PDT) has been helping medicine in treatment infectious diseases and tumors. PDT's principle is based on a photosensitizer (PS) that is photoactivated by light at specific wavelength which generates reactive oxygen species that induces cell death and/or microorganism inactivation (PDI - photodynamic inactivation). The optimum incubation time of the photosensitizer, whereas the structural and metabolic differences of each microorganism, is important for the more efficient effect of PDI. Curcumin, being a natural PS, has been gaining ground in scientific research and has shown satisfactory results in microbiological control when associated with PDI, but there are no studies on the influence of incubation time of the PS with the bacterial cell. The present study aimed to evaluate the incubation time of curcumin on PS PDI and can therefore assist in determining future research the perfect time to contact the PS in bacteria of different wall compositions: Gram-positive (Staphylococcus aureus) and Gram-negative (Pseudomonas aeruginosa). Samples of microorganisms were cultured in TSB broth (Triptic Soy Broth) and incubated at 37 °C for 24 hours. The PS was solubilized in dimethylsulfoxide (DMSO) to achieve concentrations of 20 mM stock, subsequently diluted to obtain the final concentrations. Light source was used at a wavelength of 460nm, and final dose of 30 J/cm2. After the incubations with the FS and irradiation decimal dilutions of the samples were plated on TSA medium (Triptic Soy Agar) and incubated at 37 °C for 48 hours, and the counts performed. The PDI decreased approximately 7 logs S. aureus at a concentration of 1μM with incubation time of 30 minutes, while for P. aeruginosa was reduced by 2 logs with a maximum concentration of 50 μM with the same incubation time. Tests were conducted where PS withdrawing means before illumination, but the process was not found reductions as those obtained without the procedure. In general, the best incubation time was 30 minutes in all concentrations and for both microorganisms. / A Terapia Fotodinâmica (TFD) vem auxiliar a medicina no tratamento de doenças, tanto de etiologia microbiana quanto tumoral. O princípio da TFD baseia-se em um fotossensibilizador (FS) que se fotoativado por luz em comprimento de onda específico, gera espécies reativas de oxigênio que induz a morte celular e/ou inativação de microrganismos (IFD inativação fotodinâmica). O tempo de incubação ideal do fotossensibilizador, considerando as diferenças estruturais e metabólicas de cada microrganismo, é importante para eficácia da IFD. A curcumina, por ser um FS natural, vem ganhando espaço nas pesquisas científicas, tendo mostrado resultados satisfatórios no controle microbiológico quando associada com a IFD, porém ainda não existem estudos sobre a influência do tempo de incubação do FS com a célula bacteriana. O presente estudo teve como objetivo avaliar o tempo de incubação do FS curcumina na IFD, podendo assim auxiliar em futuras pesquisas determinando o tempo ideal para o contato do FS em bactérias de diferentes composições de parede: Gram-positivas (Staphyloccocus aureus) e Gram-negativas (Pseudomonas aeruginosa). As amostras dos microrganismos foram cultivadas em caldo TSB (Triptic Soy Broth) e incubadas a 37 °C por 24 horas. O FS foi solubilizado em dimetilsulfóxido (DMSO) para atingir a concentração estoque de 20 mM, posteriormente diluído para obter as concentrações finais. Foi utilizada fonte de luz no comprimento de onda 460 nm, e dose final de 30 J/cm2. Após as incubações com o FS e a irradiação, diluições decimais das amostras foram plaqueadas em meio TSA (Triptic Soy Agar) e incubadas a 37 °C por 48 horas; e realizada as contagens. A IFD reduziu aproximadamente 7 logs de S. aureus na concentração de 1 μM com tempo de incubação de 30 minutos, enquanto para P. aeruginosa houve redução de no máximo 2 logs com concentração de 50 μM com o mesmo tempo de incubação. Foram realizados testes onde se retirava o FS do meio antes da iluminação, porém com o processo não foi encontrado reduções como as obtidas sem o procedimento. Em geral, o melhor tempo de incubação foi o de 30 minutos em todas as concentrações de FS e em ambos os microrganismos.

Made available in DSpace on 2016-08-17T18:39:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5518.pdf: 1765927 bytes, checksum: 354bfee295ad1873956c15264ad51854 (MD5) Previous issue date: 2013-08-29 / Financiadora de Estudos e Projetos / The photodynamic inactivation (PDI), used for biological control of microorganisms, involves the action of a photosensitizer (PS), activated by visible light, in order to oxidize organic substrates, resulting in cytotoxic effect. The control of free-living amoebae is important both for its pathogenicity and its microorganisms harboring. Additionally, some species may develop serious infections in humans. The present study evaluated the in vitro effectiveness of PDI in Acanthamoeba polyphaga. Salt of curcuminoids, curcumin, methylene blue and Photogem® were used as FS. Besides, this study intended to observe morphological changes caused by the salt of curcuminoids in the microorganism. The samples were grown at 37 ºC in PYG medium for a period of 48 to 72 hours. Curcumin was solubilized in 1 mL DMSO and further diluted in distilled water to obtain final concentrations. The other PS s were directly solubilized in distilled water. The irradiation light-emitting diodes were used at wavelengths 460 and 630 nm at doses of 30 and 50 J/cm2. After treatments, resazurin was added to evaluate the respiratory activity of A. polyphaga and the samples were incubated at 37 °C for 4 hours. The fluorescence intensity was measured in a fluorescence spectrophotometer. In PDI with salt of curcuminoids at concentrations 500, 1000 and 1500 µg/mL, there was a reduction of 27.7%, 61.4% and 82.5% at 30 J/cm2 and 75.2%, 85.0% and 95.9% at 50 J/cm2, respectively. In PDI with curcumin at concentrations 35, 70 and 140 µg/mL, there was a reduction of 16.2%, 24.0% and 25.7% at 30 J/cm2, and 25.4%, 28.3 % and 30.5% at 50 J/cm2, respectively. In PDI with methylene blue at concentrations 24 and 32 µg/mL, there was a reduction of 14.1% and 28.3% at 30 J/cm2, with no reduction in the concentration of 16 µg/mL and 18.7%, 36.9% and 23.9% at 50 J/cm2, respectively. Finally, in PDI with Photogem® at concentrations 50, 100 and 200 µg/mL, there was a reduction of 20.1%, 37.6% and 53.5% at 30 J/cm2, and 17.1%, 38.9% and 57.3% at 50 J/cm2, respectively. The removal of the PS before irradiation showed that the salt of curcuminoids probably didn t stay inside of amoebas, because the reduction obtained previously was not observed in this condition. The PS was toxic to the amoebae in the absence of light, at the concentrations tested, and the isolated use of light showed no phototoxic effect, except the dose of 50 J/cm2 at 460 nm wavelength. The phototoxicity by doses of light together the PS contributed to the death of the amoebae, being more efficient with salt of curcuminoids. The analysis of confocal microscopy images showed that the salt of curcuminoids caused damage in amoebae, confirming its toxicity in the dark. Therefore, it is concluded that contact with only the PS is already able to induce morphological changes in A. polyphaga, leading some of them to death. / A inativação fotodinâmica (IFD), utilizada no controle biológico de microrganismos, envolve a ação de um fotossensibilizador (FS), ativado por luz visível, no intuito de oxidar substratos biológicos, resultando em efeito citotóxico. O controle de amebas de vida livre é importante, tanto pela sua patogenicidade quanto pelo fato de abrigarem microrganismos. Além disso, algumas espécies podem desenvolver sérias infecções em humanos. O presente estudo propôs analisar a efetividade in vitro da IFD em Acanthamoeba polyphaga utilizando sal de curcuminóides, curcumina, azul de metileno e Photogem® como FS, além de observar alterações morfológicas causadas pelo sal de curcuminóides neste microrganismo. As amostras foram cultivadas em meio PYG, incubadas a 37°C por 48 a 72 horas. A curcumina foi solubilizada em 1 mL de DMSO e posteriormente diluída em água destilada para obtenção das concentrações finais. Os demais FS foram solubilizados diretamente em água destilada. Para a irradiação, diodos emissores de luz foram utilizados nos comprimentos de onda 460 e 630 nm, nas doses de 30 e 50 J/cm2. Após os tratamentos, resazurina foi adicionada para avaliar a viabilidade de A. polyphaga, sendo as amostras incubadas a 37°C por 4 horas. A intensidade de fluorescência foi medida em espectrofotômetro de fluorescência. Na IFD com sal de curcuminóides nas concentrações 500, 1000 e 1500 µg/mL, houve redução de 27,7%, 61,4% e 82,5% com 30 J/cm2, e de 75,2%, 85,0% e 95,9% com 50 J/cm2, respectivamente. Já na IFD com curcumina nas concentrações 35, 70 e 140 µg/mL, houve redução de 16,2%, 24,0% e 25,7% com 30 J/cm2, e de 25,4%, 28,3% e 30,5% com 50 J/cm2, respectivamente. Na IFD com azul de metileno nas concentrações 24 e 32µg/mL, houve redução de 14,1% e 28,3% com 30 J/cm2, não havendo redução na concentração de 16 µg/mL e de 18,7%, 36,9% e 23,9% com 50 J/cm2, respectivamente. Por fim, na IFD com Photogem® nas concentrações 50, 100 e 200 µg/mL, houve redução de 20,1%, 37,6% e 53,5% com 30 J/cm2, e de 17,1%, 38,9% e 57,3% com 50 J/cm2, respectivamente. A retirada do FS antes da irradiação mostrou que o sal de curcuminóides provavelmente não permaneceu no interior das amebas, pois a redução obtida anteriormente não foi observada nesta condição. Os FS apresentaram toxicidade para as amebas, na ausência de luz, nas concentrações testadas e o uso isolado da luz não apresentou efeito fototóxico, exceto a dose 50 J/cm2 no comprimento de onda 460 nm. A fototoxicidade proporcionada pelas doses de luz junto aos FS utilizados contribuiu para o efeito de morte das amebas, sendo a IFD eficiente com o sal de curcuminóides. A análise das imagens obtidas pela microscopia confocal mostrou que o sal de curcuminóides causou danos em amebas, confirmando a toxicidade apresentada no escuro. Portanto, conclui-se que apenas o contato com o FS já é capaz de induzir mudanças morfológicas em A. polyphaga, levando algumas células à morte.

Orientador: Carlos Rossa Junior / Banca: Alexandra Ivo de Medeiros / Banca: Karina Gonzalez Silverio Ruiz / Banca: Gustavo Pompermaier Garlet / Banca: Silvana Perez Orrico / Resumo: Curcumin, um polifenol derivado do tumérico (Curcuma longa) modula a atividade dos fatores de transcrição NF-ĸB e AP-1 e reduz a expressão de uma série de mediadores inflamatórios. Suas aplicações terapêuticas têm sido estudadas em uma variedade de condições, tais como colite, artrite reumatóide, câncer, psoríase; mas este é o primeiro estudo avaliando seus efeitos na doença periodontal in vivo. O inicio e progressão da doença periodontal ocorre como consequência da resposta do hospedeiro aos microorganismos do biofilme dental. Uma resposta imune imprópria induz à produção exagerada de citocinas inflamatórias e consequentemente à perda de inserção periodontal e reabsorção óssea. No estudo in vitro, uma linhagem celular de macrófagos de camundongo (Raw 264.7) foi estimulada com LPS de E.coli na presença e ausência de concentrações não citotóxicas de curcumin e de inibidores bioquímicos de NF-ĸB e p38 MAPK. RT-qPCR e ELISA foram usados para determinar a expressão de IL-6, TNF-alpha, COX-2/PGE2 em nível de mRNA e proteína. O efeito do curcumin sobre a ativação das MAPKinases e NF-kB induzida por LPS foi avaliado por westernblot. No estudo in vivo, a doença periodontal experimental foi induzida em ratos pela colocação de ligaduras ao redor dos primeiros molares inferiores e injeção de LPS nos tecidos gengivais da região palatina entre os primeiros molares superiores (30 ug LPS, 3 vezes/semana por 2 semanas). Curcumin foi administrado aos animais diariamente por gavagem oral em duas doses (30 e 100 mg/Kg) durante as duas semanas do experimento, iniciando no dia anterior à indução da doença periodontal. Os animais controle receberam ligaduras e injeções de LPS, mas somente o veículo óleo de milho por gavagem. Os animais do grupo controle negativo não foram manipulados. RT-qPCR e ELISA foram usados para determinar a expressão de IL-6, TNF-alpha e PGE2 no... / Abstract: Curcumin, a polyphenol derived from turmerics (Curcuma longa), has been shown to down regulate the activity of transcription factors NF-ĸB and AP-1 and to inhibit the expression the several inflammatory mediators. Its therapeutic applications have been studied in a variety of conditions, including as colitis, rheumatoid arthritis, cancer, psoriasis; but this is the first study to assess the effects of curcumin on periodontal disease in vivo. Periodontal disease initiation and progression occurs as a consequence of the host response to microorganisms of the dental biofilm. An improper immune response leads to overproduction of inflammatory cytokines and consequently periodontal attachment loss and bone resorption. In vitro study, we stimulated Raw 264.7 murine macrophages with E.coli LPS in the presence and absence of noncytotoxic concentrations of curcumin and of the biochemical inhibitors of NF-kB and p38 MAPK. RT-qPCR and ELISA were used to determine the expression of IL-6, TNFalpha and Cox-2/PGE2 at mRNA and protein levels. Western-blot was used to assess the effect of curcumin on LPS-induced activation of MAPKinases and NF-kB. In the vivo study, experimental periodontal disease was induced in rats by placing cotton ligatures around both lower first molars and injecting LPS in the gingival tissues on the palatal aspect of upper first molars (30 ug LPS, 3 times/week for 2 weeks). Curcumin was given to the rats by daily oral gavage in two doses (30 and 100 mg/Kg) during the 2 week-duration of the experiment. Control animals received ligatures and injection of LPS but only the corn oil vehicle by gavage and negative control animals were untouched. RT-qPCR and ELISA were used to determine the expression of IL-6, TNFalpha and PGE-2 synthase on the gingival tissues. The inflammatory status was evaluated by stereometric analysis, whereas modulation of p38 MAPK and NK-kB signaling was assessed by western... / Doutor

Devido à grande preocupação com a geração de novas tecnologias mais ágeis, eficientes e de baixo custo, as reações fotodinâmicas (RF) têm ganhado destaque. Estas envolvem a ativação de um fármaco fotossensível (fotossensibilizador (FS)), pela iluminação em uma faixa específica de comprimentos de onda, gerando assim espécies reativas altamente citotóxicas levando as células à morte. As RF são divididas em duas categorias: terapia fotodinâmica (TFD) e inativação fotodinâmica (IFD). A primeira é utilizada para tratamentos oncológicos, dermatológicos, entre outros. A segunda é utilizada para descontaminação de micro-organismos em infecções localizadas. Atualmente a IFD tem sido alvo de muitos estudos pois tem diversas vantagens quando comparadas com as técnicas de descontaminação atuais. Duas das mais importantes são: a seletividade e a não geração de micro-organismos resistentes aos FSs. Apesar desta técnica ser utilizada com sucesso em diversos campos, ela ainda apresenta baixa eficiência quando comparada às técnicas tradicionais. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi criar um novo protocolo de aplicação da IFD visando o aumento de eficiência, bem como um estudo profundo das interações dos FSs com as células, e o monitoramento da dinâmica do FS nestas. O presente estudo utiliza-se de células da levedura Candida albicans e demonstra a interação destas células com dois FSs: Photogem® e Curcumina. Foi proposto um novo protocolo que promove o aumento da internalização de FS pelas células baseado na pré-iluminação de baixa dose durante o tempo de incubação. Foi possível demonstrar através da medida dos espectros de absorção do sobrenadante de uma solução com células e Photogem®, que as amostras que tiveram pré-iluminação internalizaram mais FS do meio do que as células mantidas no escuro. Além disso, a partir de ensaios de viabilidade com a levedura e o Photogem® foi demonstrado que as amostras que tiveram pré-iluminação apresentaram diminuição de até seis ordens de grandeza nas unidades formadoras de colônia quando comparadas com as amostras tratadas pelo protocolo tradicional de IFD. Através das técnicas de microscopia confocal de fluorescência e de imagem de tempo de vida de fluorescência foi possível compreender a interação entre os FSs e as células, bem como estudar a ligação deste FS em diferentes regiões da célula. Além disso, foi estudada ainda a mobilidade destas moléculas dentro das células sob condições com e sem iluminação de baixa dose. Através deste estudo pôde-se inferir que as moléculas de curcumina tem tempos característicos de entrada nas células mais lentos que os tempos característicos do Photogem®. Ainda foi possível tomar vantagem da fluorescência do Photogem® para monitorar a entrada deste nas células de levedura, bem como monitorar a formação do seu fotoproduto, determinando assim que 7,5 minutos é o tempo médio de iluminação durante a incubação com FS necessário para que pelo menos 80% das células tivessem o FS internalizado, sem significante formação de fotoprodutos. Conclui-se ainda que este novo protocolo de incubação com iluminação leva a maior eficiência e seletividade da IFD, abrindo caminho para uma nova linha de pesquisa nas RF em geral, possivelmente podendo este protocolo ser aplicado em diversos tipos de células. / In the last years, due to the increasing need of generation of novel faster and cheaper technologies, the photodynamic reactions (PR) have been highlighted. These reactions involves the activation of a photosensitive drug, named photosensitizer (PS), by light in proper spectral window and generation of highly cytotoxic reactive species, leading cells to death. The photodynamic reactions may be divided in two categories: photodynamic therapy (PDT) and photodynamic inactivation (PDI). The first one is performed in order to treat oncologic, dermatologic and other diseases, whereas the second one is employed in the decontamination of microorganisms in localized infections. When compared with existing decontamination techniques, PDI has several advantages, among which two of the most important are its selectivity of the PS that acts only at the delivered site, as well as not inducing antibiotic resistance, for such reasons are subjected of many current studies. Althought this technique has been performed with great success in many fields, it still has a lack of efficiency. In this context, the purpose of this study was create a new application protocol of this technique in order to increase the efficiency, as well as understand the interactions of the PS with the cells and monitoring the drug dynamic in cells. In this study, Candida albicans cells were utilized and the interaction of two PSs (Photogem® and Curcumin) were demonstrated. A new protocol which promotes an increase of the PS cells uptake was proposed, this protocol is based on the low dose illumination during the incubation time. By measuring absorption spectra of the supernatant of two solutions with cells and Photogem®, in which in one of them were applied a low dose light, was demonstrated that the illuminated cells had an uptake increased when compared with the sample kept in the dark. Moreover, viability assays with the Photogem® and the cells proved that the cells that receive low dose light in the incubation stage had more damage in the PDI, showing a decrease of six orders of magnitude when compared with the traditional PDI. Through confocal and lifetime fluorescence microscopy techniques it was possible not only to comprehend the interaction between the PS and cells, as well as to study the binding of this molecules in different regions of the cells. Furthermore, the mobility of the PS molecules inside the cells was studied in conditions of illumination and dark, it could be inferred that the curcumin molecules has higher characteristic time than Photogem® molecules. Monitoring the cell Photogem® uptake, and the photoproduct formation was possible by take advantage of the PS fluorescence. Thus it was possible to determine the average illumination time (7.5 minutes) during the incubation time so at least 80% of the cells had the PS internalized, without much generation of photoproducts. It follows also that this new incubation protocol with low dose illumination leads to greater efficiency of PDI, so this study leads a new field of research in overall photodynamic reaction.

O objetivo desta Tese foi a produção, caracterização e avaliação da digestibilidade in vitro de géis biopoliméricos de isolado proteico de soro de leite (IPSL) e goma xantana (GX), incorporados por dispersão de micropartículas lipídicas sólidas (MLS) encapsulando curcumina. Formulações de MLS compostas poróleo de babaçu e triestearina com 2 % (MLS-2) ou 4 % (MLS-4) de tensoativos (Tween 60 e Span 80) encapsulando curcumina foram produzidas por ultra-agitação e a estabilidade das MLS foram avaliadas durante 60 dias. As formulações de géis foram definidas variando-se as concentrações de IPSL, GX e de sal e o processo de gelificação foi conduzido a 90 °C por 30 min. As propriedades mecânicas e reológicas dos géis sem sal incorporados de diferentes concentrações de MLS-2 ou MLS-4 foram avaliadas. Os géis não-carregados e carregados com MLS e diferentes concentrações de sais foram caracterizados quanto às propriedades mecânicas, reológicas, umidade expremível (UE), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e confocal (CLSM) e estabilidade da cor. Ensaios de digestibilidade in vitro foram conduzidos para os géis carregados e não-carregados e para as dispersões de MLS usando dois protocolos - Infogest e redução gradual do pH da fase gástrica (RG) - e a bioacessibilidade do curcuminoide foi avaliada. As dispersões MLS-2 e MLS-4 permaneceram estáveis durante 60 dias de armazenamento para as características avaliadas. As composições dos géis escolhidos foram de 12 % de IPSL, 0,2 % GX, nas condições sem sal; 0,1 M NaCl ou 0,1 M CaCl2. As diferentes concentrações de MLS incorporadas ao gel influenciaram de maneiras distintas as propriedades mecânicas e reológicas e a concentração de 88 % m/m de MLS foi escolhida para ser incorporada aos géis. As imagens de MEV e de CLSM mostraram géis do tipo particulado, porosos eas MLS homogeneamente distribuídas na rede gelificada. A rigidez do gel carregado diminui com presença de sal e aumentou com a incorporação de MLS-2 no ensaio mecânico, mas nos ensaios reológicos a presença das MLS e a de sal não contribuíram com o reforço estrutural do gel. Os parâmetros colorimétricos dos géis carregados permaneceram estáveis após 30 dias. O processo de digestibilidade in vitro das amostras foi influenciado pela heterogeneidade da matriz gelificada, pela presença de sal, pelo tipo de MLS incorporada ao gel e pelo o protocolo utilizado nos ensaios. Os géis carregados apresentaram maior liberação de ácidos graxos livres (AGL) durante a fase duodenal que as dipersões de MLS, mas os resultados de bioacessibilidade do curcuminoide foram pouco afetados pela incorporação das MLS à matriz gelificada, independemente do protocolo. Os géis carregados com MLS-4 apresentaram resultados superiores de liberação de AGL e de bioacessibilidade, nos dois protocolos. Porém, o tipo de protocolo teve pouco impacto sobre os comportamentos das amostras ao final da fase intestinal. Concluiu-se que a composição de tensoativos na MLS pode influenciar tanto nas propriedades mecânicas e reológicas quanto no processo de digestão simulada dos géis carregados. Após os resultados de digestibilidade, definiu-se a MLS-4 a formulação mais indicada para ser incorporada aos géis biopoliméricos, os quais podem ser empregados na produção de alimentos carregadores de compostos bioativos lipofílicos. / This Thesis aimed the production, characterization and in vitro digestibility evaluation of biopolymer gels of whey protein isolate (WPI) and xanthan gum (XG) incorporated with solid lipid microparticles (SLM) encapsulating curcumin. Two formulations of SLM composed by babacu oil and triestearin with 2 % (SLM-2) or 4 % (SLM-4) surfactants (Tween 60 and Span 80) and 0.03 % of curcumin were producted by ultra turrax and the stability of SLM for 60 days were evaluated. Gels formulations were determined using different compositions of WPI, XG and salt and gelation processes were carried out at 90 °C for 30 min. Mechanical and rheological properties of gels filled with different concentrations of SLM-2 and SLM-4 were investigated. Non-filled gels and gels filled with SLM-2 and SLM-4 and different salt concentrations were characterized as the mechanical and rheological properties, water holding capacity, scanning electron (SEM) and confocal (CLSM) microscopy and color stability. in vitro digestibility assays were carried out for filled and non-filled gels and for SLM dispersions using two protocols - Infogest and gradual reduction of gastric pH (GR) - and curcumin bioaccessibility were accessed. SLM-2 and SLM-4 dispersions were stable during 60 days for the parameters investigated. The chosen gels compositions were 12 % WPI, 0.2 % XG and without salt, 0.1 M NaCl or 0.1 M CaCl2. Filled gels with different concentrations of SLM showed different mechanical and rheological behavior and the concentration of 88 % m/m SLM was chosen to be incorporated in gels. SEM and CLSM imagens showed particulate and porous gels structures with SLM homogeneously distributed in the gelled network. Salt decreased and SLM-2 increased gel rigidity, but in rheological measurements salt and SLM did not reinforce gels. The colorimetric parameters of filled gels were stable after 30 days. The in vitro digestibility processes of samples were affected by gelled matriz heterogeneity, salt concentration, type of SLM and by the digestibility protocol. Filled gels released more free fat acids (FFA) during duodenal step than SLM, but the incorporation of SLM in gelled matrix did not promote higher curcumin bioaccessibility results, independently of the protocol. Gels filled with SLM-4 showed the highest FFA release and curcumin bioaccessibility results for both protocol. However, the type of protocol did not affect the samples behavior at the end of intestinal step. It was concluded that the different surfactant concentrationsin SLM could change the mechanical and rheological properties as well as the in vitro digestion processes of filled gels. After digestion results, SLM-4 was the most indicated to be incorporated in mixed gels. The incorporation of SLM in mixed biopolymer gels could be used for production of foods as lipophilic bioactive compound carriers.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Hypercholesterolemia is a risk factor for the development of atherosclerosis, which is a chronic inflammatory disease characterized by accumulation of platelets on the walls of arteries and also by an inflammatory process. Platelets accumulated within atherosclerotic lesions, may recruit additional platelets to form a thrombus. Extracellular nucleotides and nucleosides such as ATP, ADP, AMP and adenosine have important functions, including the regulation of the thrombus, causing a variety of effects on platelets. The family of ecto-enzymes (E-NTPDase, E-5'-nucleotidase, E-NPP, E-ADA) that regulates the concentration of these nucleotides and nucleosides. Studies show that physical exercise may cause changes in lipid profile. Among the exercises, swimming in rats has been used to evaluate cardiovascular adaptations to exercise, may be an adjunct therapy to prevent progression of atherosclerosis. In the exercise, natural products have been used for the control of cardiovascular diseases, such as curcumin, a natural phenolic compound, which has antioxidant and hypocholesterolemic. Therefore, the objective of this study was to evaluate the activity of ecto-enzymes E-NTPDase, E-5'-nucleotidase, E-NPP and E- ADA in platelets of rats with induced hypercholesterolemia treated with curcumin and submitted to physical exercise. The rats used in the study were divided into eight groups: standard diet (C), standard diet along with curcumin (CC), standard diet along with physical exercise (PE), standard diet along with curcumin and physical exercise (CCPE), hypercholesterolemic diet (H), hypercholesterolemic diet along with curcumin (HCC), hypercholesterolemic diet along with physical exercise (HPE), and hypercholesterolemic diet along with curcumin and physical exercise (HCCPE). The activity of E-NTPDase, E-NPP, E-5'-NT and E-ADA were measured in isolated platelets. Curcumin was administered by gavage at a dose of 25 mg / kg / day, the rats were submitted to forced swimming. There was an increase in the hydrolysis of ATP and ADP in rats with hypercholesterolaemia induced. When these mice were treated with curcumin and physical exercise, physical exercise per se was able to further enhance the hydrolysis of ATP. In the hydrolysis of ADP, it was observed a decrease in activity of the E- NTPDase when hypercholesterolemic rats were treated with curcumin and physical exercise per se, well as when it was associated with curcumin and physical exercise. The activities of E-5'nucleotidase, E-NPP and E-ADA and platelet aggregation, did not show any significant. These results suggest that the hypercholesterolemic diet alters the activity of ecto-enzyme in platelets, and that treatment with curcumin and physical exercise may be able to modulate hydrolysis of nucleotides and nucleosides of adenine this experimental condition. / A hipercolesterolemia é um fator de risco para o surgimento da aterosclerose, sendo esta uma doença inflamatória crônica caracterizada por acúmulo de plaquetas nas paredes das artérias e também por um processo inflamatório. As plaquetas acumuladas dentro das lesões ateroscleróticas, podem recrutar plaquetas adicionais para formar um trombo. Os nucleotídeos e nucleosídeos extracelulares como ATP, ADP, AMP e adenosina têm funções importantes, incluindo a regulação do trombo, exercendo uma variedade de efeitos sobre as plaquetas. A família de ectoenzimas (E-NTPDase, E-5'-nucleotidase, E-NPP, E-ADA) é que regula a concentração destes nucleotídeos e nucleosídeos. Estudos demonstram que o exercício físico, pode provocar alterações no perfil lipídico. Dentre os exercícios físicos, o nado tem sido utilizado em ratos para avaliação de adaptações cardiovasculares ao exercício, podendo ser uma terapia adjuvante para a prevenção da progressão da aterosclerose. Além do exercício físico, produtos naturais tem sido utilizado para o controle de doenças cardiovasculares, como é o caso da curcumina, um composto fenólico natural, que tem propriedades antioxidantes e hipocolesterolêmicas. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade das ectoenzimas E-NTPDase, E-5 -nucleotidase, E-NPP e E-ADA em plaquetas de ratos com hipercolesterolemia induzida tratados com curcumina e submetidos ao exercício físico. Os ratos utilizados no estudo foram divididos em 8 grupos: dieta padrão (C), dieta padrão mais curcumina (CC), dieta padrão mais exercício físico (PE), dieta padrão mais exercício físico e curcumina (CCPE), dieta hipercolesterolêmica (H), dieta hipercolesterolêmica mais curcumina (HCC), dieta hipercolesterolêmica mais exercício físico (HPE), e dieta hipercolesterolêmica mais exercício físico e curcumina (HCCPE). A atividade da E-NTPDase, E-NPP, E-5'-NT e E-ADA foram medidos em plaquetas isoladas. A curcumina foi administrada por gavagem na dose de 25 mg/kg/dia e os ratos foram submetidos ao nado forçado. Foi observado um aumento na hidrólise do ATP e ADP nos ratos com hipercolesterolemia induzida. Quando esses ratos receberam tratamento com curcumina e exercício físico, o exercício físico por si só foi capaz de aumentar a hidrólise de ATP. Na hidrólise de ADP, observou-se uma diminuição na atividade da E-NTPDase quando os ratos hipercolesterolêmicos foram tratados com curcumina e exercício físico por si só, bem como quando foram tratados com curcumina e exercício físico concomitante. A atividade da E-5'nucleotidase, E-NPP, E-ADA e agregação plaquetária não mostraram diferenças significativas. Estes resultados sugerem que a dieta hipercolesterolêmica altera a atividade das ecto-enzimas em plaquetas, e que o tratamento com a curcumina e exercício físico pode ser capaz de modular a hidrólise de nucleotídeos e nucleosídeos de adenina nesta condição experimental.

Ce travail porte sur la conception d'un système lipo-polysaccharidique sous forme d'un assemblage de taille micrométrique entre des nanoparticules lipidiques solides (SLNs) et un biopolymère. Le but est de formuler un vecteur pouvant : transporter un principe actif hydrophobe, résister aux conditions gastriques, et permettre un relargage contrôlé en conditions spécifiques. Le choix de la molécule active s'est porté sur un polyphénol, la curcumine, pour ses activités anti-oxydantes et anti-inflammatoires. Etant hydrophobe, la curcumine a été encapsulée dans des nanoparticules de beurre de karité qui est un lipide d'origine naturelle et solide à température ambiante. Les systèmes lipidiques ne résistant pas aux conditions gastriques, les nanoparticules ont été incluses dans une matrice de chitosane sous forme d'un assemblage micrométrique contrôlé par des interactions électrostatiques. Ce polymère naturel, chargé positivement grâce à la présence de groupements amines, résiste aux attaque des enzymes gastriques et présente des interactions spécifiques avec la muqueuse intestinale et notamment les mucines permettant ainsi un ciblage vers l'intestin et le côlon. La première partie de cette étude est focalisée sur le système beurre de karité-curcumine en absence de chitosane. L'effet du polyphénol sur la cristallisation du lipide a tout d'abord été étudié. L'influence de la composition du mélange ternaire (beurre de karité, tensioactif, eau) sur les propriétés des nanoparticules formées a ensuite été étudiée en utilisant la méthodologie des plans de mélanges. Cela a permis de contrôler la taille des SLNs formulées et de mettre ensuite en évidence l'influence de la taille des particules sur le taux d'encapsulation de la curcumine. La seconde partie est axée sur l'assemblage entre les nanoparticules et le chitosane. Des particules micrométriques ont ainsi été obtenues par interactions électrostatiques entre les SLNs encapsulant la curcumine et stabilisées par des phospholipides et le chitosane / This work deals with the design of a lipo-polysaccharidic system as a micrometric assembly between solid lipid nanoparticles (SLNs) and a biopolymer. The aim is to formulate a vector can: carry a hydrophobic active molecule, resist to gastric conditions, and allow a controlled release in specific conditions. Choosing the active molecule is carried on a polyphenol, curcumin, for its antioxidant and anti-inflammatory activities. Being hydrophobic, curcumin was encapsulated in shea butter nanoparticles, which is a natural lipid and solid at room temperature. Lipid nanocarriers are not resistant to gastric conditions; the nanoparticles have been included in a chitosan matrix in the form of a micrometric assembly controlled by electrostatic interactions. This natural polymer, positively charged due to the presence of amine groups, is resistant to attack by gastric enzymes and has specific interaction with the intestinal mucosa and in particular the mucin which can be useful as a carrier for curcumin in colon targeted drug delivery. The first part of this study focused on shea butter–curcumin system with the absence of chitosan. The effect of polyphenols on the lipid crystallization was studied. The influence of the composition of the ternary mixture (shea butter, surfactant, water) on the properties of the nanoparticles was then investigated by using the response surface methodology. This helped to control the size of SLNs and then to show the influence of particle size on the encapsulation efficiency of curcumin. The second part focuses on the assembling between the nanoparticles and chitosan. Micrometric particles were obtained through electrostatic interactions between SLNs encapsulated curcumin and chitosan

Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento e a avaliação das propriedades funcionais, físico-químicas, reológicas, sensoriais de preferência pareada (do cheesecake e de sua cor) e microbiológica (contagens de coliformes fecais/totais e da bifidobactéria) do cheesecake manufaturado com farinha de trigo (ou amido de milho ceroso modificado), queijo fresco, sacarose, eritritol (como substituinte parcial de sacarose), ovos in natura, manteiga [ou frutoligossacarídeos (FOS) - prebiótico - como substituinte da manteiga], curcumina e Bifidobacterium animalis subespécie lactis BB-12 (probiótico). A análise estatística dos dados considerou a existência quatro grupos experimentais, sendo: [2 cheesecakes lights (em açúcar e gordura) potencialmente funcional e simbiótico: T1= farinha de trigo e FOS; T2 = AMCM e FOS] e [2 cheesecake light (em açúcar) potencialmente funcional e probiótico: T3 = farinha de trigo e manteiga; T4 = AMCM e manteiga]. Foi estabelecido um tratamento T0 como padrão da Tese, adaptado da formulação da QuarkTorte por Henning Fleissig (Alemanha). As variáveis de resposta foram do tipo quantitativa, considerando unidades formadoras de colônias (UFC) de bactérias láteas, unidade formadora de colônias (UFC) de coliformes totais e fecais, pH, atividade da água, dureza, adesividade, elasticidade, coesividade, gomosidade e mastigabilidade. Estas variáveis de respostas compuseram um modelo de Análise de Variância com medidas repetidas, pois as unidades experimentais foram observadas após 1, 8, 15, 22 e 28 dias. Medidas (como médias, medianas e desvio padrão), gráficos e ANOVA, foram geradas pelo pacote estatístico STATA® - versão 9.0. Os resultados da ANOVA não mostraram resultados estatisticamente significativos que indicassem existir diferenças entre os grupos experimentais [p-value: 0,7981; 0,4204; 0,9974; 0,6825; 0,6401; 0,4800; 0,6469; 0,4258; 0,4615] e nem entre os valores ao longo do tempo, dentro de cada grupo experimental [p-value: 0,1725; 0,0000; 0,4076; 0,8957; 0,8787; 0,0001; 0,6214; 0,8845; 0,6820] [p-value correspondentes respectivamente a: log de UFC de bactérias láteas; pH; atividade de água (aw); mastigabilidade; gomosidade; coesividade; elasticidade; adesividade; dureza]. Não houve proteção do probiótico pelo prebiótico, ao nível de FOS utilizado neste estudo. Foram efetuadas análises sensoriais de preferência pareada para o cheesecake (em três tratamentos: T0, T1 e T2) e para sua cor (em três amostras com curcumina a: 0%, 0,0076% e 0,0152%). O resultado para o cheesecake revelou que: a amostra mais preferida foi a T0; os tratamentos T1 e T2 não diferem entre si quanto à preferência; T0 não difere da T2; T0 difere da T1. O resultado para a cor do cheesecake revelou que: a amostra mais preferida foi a com curcumina a 0,0076%; e que as três amostras são iguais quanto à preferência da cor. O presente estudo dá sua contribuição para ampliar a oferta de alimentos láteos promotores da saúde humana com características: light, potencialmente funcional e simbiótico. / The aim of this work was the development and the evaluation of the functionals, physical-chemistry, rheological and sensorial analysis for the pairwise ranking test (cheesecake and its color), and microbiological properties of the cheesecake manufactured with wheat flour (or modified waxy corn starch - AMCM), fresh cheese, sucrose, erythritol (as sucrose partial substitute), eggs in nature, butter [or frutooligosaccharide (FOS) - prebiotic - as butter fat replacer], curcumin and Bifidobacterium animalis subspecies lactis Bb-12 (probiotic). The statistical analysis of the data was considered the existence four experimental groups: [2 cheesecakes lights (in sucrose and fat) potentially functional and symbiote: T1= wheat flour and FOS; T2 = AMCM and FOS] and [2 cheesecake light (in sucrose) potentially functional and probiotic: T3 = wheat flour and butter; T4 = AMCM and butter]. It was established a treatment T0 as the standard Thesis, adapted the wording of QuarkTorte by Henning Fleissig (Germany). The response variables were type of quantitative, whereas colony forming units (CFU) of lactic bacteria, forming unit colonies (CFU) of total and faecal coliforms, pH, water activity, hardness, adhesiveness, elasticity, cohesiveness, gumminess, chewiness. These variables of responses comprised a model of Analysis of Variance with repeated measures, because the experimental units were observed after 1, 8, 15, 22 and 28 days. Measures (such as average, median and standard deviation), graphics and ANOVA, were generated by statistical package STATA® - version 9.0. The results of the ANOVA showed no statistically significant results that indicate differences between the experimental groups [p-value: 0,7981; 0,4204; 0,9974; 0,6825; 0,6401; 0,4800; 0,6469; 0,4258; 0,4615] and not between the values over time, within each experimental group [p-value: 0,1725; 0,0000; 0,4076; 0,8957; 0,8787; 0,0001; 0,6214; 0,8845; 0,6820] [p-value corresponding respectively to: log of UFC of lactic bacteria; pH; water activity (aw); chewiness, gumminess, cohesiveness, elasticity, adhesiveness and hardness]. There was no protection of probiotic by prebiotic, at the level of FOS used in this study. Were made sensorial analysis of paired preference for the cheesecake (In three treatments: T0, T1 and T2) and to its color (in three samples with curcumin: 0%, 0.0076% and 0.0152%). The result for the color of the cheesecake revealed that: the sample most preferred was with curcumin to 0.0076%; and that the three samples are equal as the color preference. The present study gives its contribution to extend the offer of lactic food human health promoters with characteristics: light, potentially functional and symbiote.

This diploma thesis is focused on the problematic of the smart packaging and deals with the preparation of disposable ammonia sensors/indicators and the subsequent color measurement of prepared sensors/indicators using the CIE L* a* b* color space. The theoretical part of the diploma thesis focuses on active and intelligent packaging, using ammonia sensors/indicators. The emphasis is placed on the main components of the sensor/indicator, i.e., chitosan as a polymer and curcumin as a dye. The theoretical part also includes the problematic of meat degradation, which plays a very important role in this thesis. The experimental part was divided into two parts. The first part was to prepare layers that will respond in different colors based on the concentrations of ammonia. Prepared layers were sensitive to ammonia across all concentrations, and based on this result, ascorbic acid was applied to compositions to achieve a calibration retention of the selected amount of ammonia. The second minor part of the experiment was the application of selected layers to packages with real meat.