Les agents chimiques de guerre et leurs dérivés pesticides sont des molécules toxiques qui provoquent une incapacité temporaire ou des dommages permanents allant jusqu’à la mort de l’individu. Une des voies majeures de la contamination est la pénétration cutanée. La protection de la peau semble donc importante pour prévenir de ces dangers. Cette thèse concerne l’élaboration de nouveaux topiques protecteurs cutanés contenant des polymères HASE fluorés greffés avec des nanoparticules de silice, cérine ou titane. Dans un premier temps les actifs ont été synthétisés en grosse quantité et leurs propriétés de mouillabilité améliorées. Les tests toxicologiques ont montré que les actifs n’étaient pas irritants pour la peau et non toxiques pour l’environnement. La formulation de ces polymères a permis le développement de deux nouvelles crèmes barrières contre la pénétration du paraoxon dont l’efficacité est dépendante de la présence des nanoparticules. Le greffage des nanoparticules à un polymère HASE fluoré et leur formulation a donc permis le développement de nouveaux topiques efficaces. L’évaluation de l’efficacité a été réalisée sur membranes artificielles et confirmée sur explants de peaux humaines. Enfin, le peu de disponibilité des explants de peaux humaines a motivé le développement d’un modèle d’efficacité utilisant des épidermes humains reconstruits. / Chemical warfare agents and pesticides are toxic molecules causing temporary incapacitation or permanent harms leading to the death of people. One of the major routes of contamination is the percutaneous penetration. Skin protection is important to prevent these dangers. The aim of this thesis is to develop new active topical skin protectants based on nanoparticular networks containing fluorinated HASE polymers grafting with silica, cerium or titanium nanoparticles. First, polymers were synthesized in larger quantity and their wettability properties improved. Toxicological studies have showed that these compounds are non-irritant and non-toxic for the environment. The formulation of these polymers has led to the elaboration of two new barrier creams against paraoxon penetration whose efficiency is dependent on the presence of nanoparticles. Therefore, the grafting of nanoparticles to fluorinated HASE polymer and their formulation have enabled the development of new active topical skin protectant. Efficiency evaluation was done using artificial membranes and was confirmed on ex vivo human skin. The limited availability of human skin explants has motivated the development of a new efficiency model using reconstructed human epidermis.

A pele é exposta a inúmeros agentes, dentre os quais destaca-se a radiação ultravioleta (RUV), que pode energizar os cromóforos celulares da pele e estes reagindo com o oxigênio molecular podem resultar na geração das espécies reativas de oxigênio (EROs). Nestas circunstâncias, mesmo possuindo um sistema de defesa antioxidante, a concentração de radicais livres pode aumentar, rompendo o equilíbrio pró oxidante/antioxidante, levando ao estresse oxidativo na pele. Neste contexto, o uso tópico de formulações adicionadas de substâncias naturais tem sido um eficiente modo para enriquecer o sistema protetor cutâneo endógeno, reduzindo os danos oxidativos causados pela RUV na pele. Sendo assim, o presente trabalho teve como objetivo estudar o potencial fotoquimioprotetor do extrato e da fração de média polaridade de Inga edulis e desenvolver formulações estáveis física e quimicamente a fim de selecionar a que prover melhor liberação, penetração e retenção dos componentes do extrato e/ou da fração na epiderme viável. A partir do perfil cromatográfico foi possível observar que o extrato possui compostos comuns à fração e alguns deles foram identificados, sendo o composto vicenina-2 o escolhido para ser monitorado nos estudos de penetração e retenção cutânea. Dentre as formulações estudadas a formulação a base de Hostacerin SAF® adicionada da fração foi a que proveu a maior penetração/retenção do composto vicenina-2 e de compostos antioxidantes na epiderme viável e também foi considerada estável por todos os parâmetros avaliados no estudo de estabilidade preliminar. A fração de Inga edulis, veiculada por esta formulação, mostrou alta atividade antioxidante frente aos métodos estudados, apresentou baixa citotoxidade em cultura celular de fibroblastos, sendo a quantidade citotóxica estabelecida muito acima da quantidade de vicenina-2 retida na epiderme viável. A fração também apresentou fotoestabilidade frente a altas doses de radiação UVA e UVB quanto à citotoxidade, capacidade de reduzir o radical sintético DPPH? e de sequestrar o ânion superóxido in vitro. Assim, a formulação gel-creme com Hostacerin SAF® adicionada de 1% da fração de média polaridade do Inga edulis mostrou ser muito promissora e deve ser melhor estudada, visando futura aplicação como formulação fotoquimiopreventiva. / The skin is exposed to numerous agents, among which stands out the ultraviolet radiation (UVR) that can energize the chromophores of cell skin and these react with molecular oxygen resulting in the generation of reactive oxygen species (ROS). In these circumstances, the endogenous antioxidant defense system would be impaired leading to a pro oxidant state named oxidative stress. In this context, the topical formulations added with natural substances has been an efficient way to aid endogenous skin protective system, minimizing the oxidative damage caused by UV rays. Thus, the aim of the present work was to study the potential photochemopreventive activity of the extract and medium polarity fraction of Inga edulis and develop formulations physically and chemically stable in order to select the penetration and retention of the components of the extract and / or fraction oin the viable epidermis. The chromatographic profiles showed that the some compounds of the extract are also present in the fraction and some of them were identified. The compound vicenin-2 was chosen to be monitored in studies of cutaneous penetration and retention. Among the formulations studied, the formulation Hostacerin SAF® added to the fraction provided the highest penetration / retention of the compound vicenin-2 and antioxidant compounds in viable epidermis and also was considered stable at all parameters evaluated in the study of preliminary stability. The fraction of Inga edulis, conveyed by this formulation, showed strong antioxidant activity in the methods studied and showed low cytotoxicity in cell culture of fibroblasts. The cytotoxicity concentration was greater than the amount of vicenin-2 retained in viable epidermis. The fraction also showed photostability when it was exposed to high doses of UVA and UVB. The irradiated fraction showed no change in cytotoxicity and antioxidant activity. Thus, the formulation Hostacerin SAF® added with 1% of medium polarity fraction of Inga edulis proved very promising and should be further studied for a future application in photochemoprevention.

L'objet de cette thèse est l'étude de la pénétration des actifs cosmétiques dans la peau. Les axes d'investigation principaux ont concerné l'influence des propriétés physicochimiques des actifs et des ingrédients de la formule sur les mécanismes de pénétration. Les actifs cosmétiques choisis sont le rétinol, actif lipophile, et la caféine, actif hydrophile. Les formulations investiguées sont des émulsions de type huile dans eau, comparées aux solutions de tensioactifs correspondantes. Trois huiles cosmétiques ont été utilisées: Butylène glycol de cocoate, Octyldodecyl myristate et la Paraffine liquide, stabilisées en émulsion avec des tensioactifs ester de polyéthylène glycol (PEG20 et PEG6) possédant des longueurs de chaîne carbonées variables (C8, C12, C18 et C18:1). La pénétration percutanée a été mesurée quantitativement en utilisant la méthode des cellules de diffusion de Franz en fonctionnement statique et dynamique et qualitativement par la microscopie confocale Raman. Avec cette combinaison de techniques analytiques, il est possible, de mesurer la pénétration et d’évaluer l'impact de chaque composant de la formulation sur la pénétration cutanée d'un actif. Une corrélation a pu être établie entre l’effet fluidifiant d’une huile et l’augmentation de la pénétration du rétinol. Par ailleurs les tensioactifs, même s’ils ont montré un effet moindre en terme de fluidification conduisent également à une augmentation de la pénétration en raison d’une variation du coefficient de partage de l’actif entre la formule et la peau. Concernant la caféine, l’influence de la structure des tensioactifs et en particulier de la longueur de chaîne carbonée a été mise en évidence / The purpose of this thesis is to study the penetration of cosmetics actives into the skin. The main lines of investigation concerned the influence of actives and formulation components physicochemical properties on the penetration mechanisms. The selected cosmetic actives are retinol, lipophilic, and caffeine, hydrophilic. The investigated formulations are oil in water emulsions, compared to their corresponding surfactant solutions. Three cosmetic oils were used: Butylene glycol cocoate, Octyldodecyl myristate and liquid paraffin. Emulsions are stabilized with polyethylene glycol ester surfactants (PEG20 and PEG6) having variable carbon chain lengths (C8, C12, C18 and C18: 1). Percutaneous penetration was measured quantitatively using Franz diffusion cells in a static and dynamic way and qualitatively by confocal Raman microscopy. With this combination of analytical techniques, it is possible to measure the penetration and evaluate the impact of each formulation component on skin penetration of an active. A correlation could be established between the fluidizing effect of an oil and the increase in retinol penetration. Moreover, the surfactants, although they showed less effect in terms of fluidizing also lead to an increase in penetration due to a variation of the active partition coefficient between the formula and the skin. Regarding caffeine, the influence of the surfactant structure and in particular the carbon chain length has been pointed out

A pele é exposta a inúmeros agentes, dentre os quais destaca-se a radiação ultravioleta (RUV), que pode energizar os cromóforos celulares da pele e estes reagindo com o oxigênio molecular podem resultar na geração das espécies reativas de oxigênio (EROs). Nestas circunstâncias, mesmo possuindo um sistema de defesa antioxidante, a concentração de radicais livres pode aumentar, rompendo o equilíbrio pró oxidante/antioxidante, levando ao estresse oxidativo na pele. Neste contexto, o uso tópico de formulações adicionadas de substâncias naturais tem sido um eficiente modo para enriquecer o sistema protetor cutâneo endógeno, reduzindo os danos oxidativos causados pela RUV na pele. Sendo assim, o presente trabalho teve como objetivo estudar o potencial fotoquimioprotetor do extrato e da fração de média polaridade de Inga edulis e desenvolver formulações estáveis física e quimicamente a fim de selecionar a que prover melhor liberação, penetração e retenção dos componentes do extrato e/ou da fração na epiderme viável. A partir do perfil cromatográfico foi possível observar que o extrato possui compostos comuns à fração e alguns deles foram identificados, sendo o composto vicenina-2 o escolhido para ser monitorado nos estudos de penetração e retenção cutânea. Dentre as formulações estudadas a formulação a base de Hostacerin SAF® adicionada da fração foi a que proveu a maior penetração/retenção do composto vicenina-2 e de compostos antioxidantes na epiderme viável e também foi considerada estável por todos os parâmetros avaliados no estudo de estabilidade preliminar. A fração de Inga edulis, veiculada por esta formulação, mostrou alta atividade antioxidante frente aos métodos estudados, apresentou baixa citotoxidade em cultura celular de fibroblastos, sendo a quantidade citotóxica estabelecida muito acima da quantidade de vicenina-2 retida na epiderme viável. A fração também apresentou fotoestabilidade frente a altas doses de radiação UVA e UVB quanto à citotoxidade, capacidade de reduzir o radical sintético DPPH? e de sequestrar o ânion superóxido in vitro. Assim, a formulação gel-creme com Hostacerin SAF® adicionada de 1% da fração de média polaridade do Inga edulis mostrou ser muito promissora e deve ser melhor estudada, visando futura aplicação como formulação fotoquimiopreventiva. / The skin is exposed to numerous agents, among which stands out the ultraviolet radiation (UVR) that can energize the chromophores of cell skin and these react with molecular oxygen resulting in the generation of reactive oxygen species (ROS). In these circumstances, the endogenous antioxidant defense system would be impaired leading to a pro oxidant state named oxidative stress. In this context, the topical formulations added with natural substances has been an efficient way to aid endogenous skin protective system, minimizing the oxidative damage caused by UV rays. Thus, the aim of the present work was to study the potential photochemopreventive activity of the extract and medium polarity fraction of Inga edulis and develop formulations physically and chemically stable in order to select the penetration and retention of the components of the extract and / or fraction oin the viable epidermis. The chromatographic profiles showed that the some compounds of the extract are also present in the fraction and some of them were identified. The compound vicenin-2 was chosen to be monitored in studies of cutaneous penetration and retention. Among the formulations studied, the formulation Hostacerin SAF® added to the fraction provided the highest penetration / retention of the compound vicenin-2 and antioxidant compounds in viable epidermis and also was considered stable at all parameters evaluated in the study of preliminary stability. The fraction of Inga edulis, conveyed by this formulation, showed strong antioxidant activity in the methods studied and showed low cytotoxicity in cell culture of fibroblasts. The cytotoxicity concentration was greater than the amount of vicenin-2 retained in viable epidermis. The fraction also showed photostability when it was exposed to high doses of UVA and UVB. The irradiated fraction showed no change in cytotoxicity and antioxidant activity. Thus, the formulation Hostacerin SAF® added with 1% of medium polarity fraction of Inga edulis proved very promising and should be further studied for a future application in photochemoprevention.

A rutina é empregada como antioxidante e na prevenção da fragilidade capilar. Pode ser veiculada em emulsões tópicas adequadas para atingir o local de ação. Estudos de penetração in vitro através da pele humana seria a situação ideal, entretanto, há dificuldades de sua obtenção e manutenção de sua viabilidade. Entre os demais modelos de membrana, a muda de pele de cobra apresenta-se como estrato córneo puro, fornecendo barreira similar ao humano e é obtida sem a morte do animal. Os objetivos desta pesquisa foram: (1) desenvolver e avaliar a estabilidade de emulsões cosméticas, contendo rutina e promotores de penetração cutânea, tais como, uréia (U), isopropanol (IP) e propilenoglicol (PG); (2) avaliar a liberação da referida substância ativa das emulsões e; (3) avaliar a penetração e a retenção cutânea in vitro da rutina da formulação de melhor desempenho. Emulsões foram desenvolvidas com rutina a 5,0% p/p e U, IP e PG, associados ou não e em proporções distintas, segundo planejamento fatorial com dois níveis com ponto central. Quantificou-se a rutina das emulsões por espectrofotometria a 361,0 nm, método previamente validado. A liberação da rutina nas formulações foi realizada em células de difusão vertical com membrana de acetato de celulose e água destilada e álcool etílico absoluto 99,5% (1:1), como fluido receptor. O experimento foi conduzido em um período de seis horas, a 37,0 ±. 0,5 °C e agitação constante de 300 rpm.>f. emulsão de melhor desempenho quanto à liberação foi estudada quanto à estabilidade (Testes de Estabilidade Acelerada). Para o estudo de penetração e retenção cutânea da rutina dessa formulação foi utilizada muda de pele de cobra de Crotalus durissus. Empregou-se o método espectrofotométrico validado a 410,0 nm para a quantificação da rutina após liberação, penetração e retenção cutânea. Todas as emulsões foram consideradas adequadas após desenvolvimento das formulações. A uréia (isolada e em associação com IP e PG) e o isopropanol (isolado e em associação com PG) influenciaram negativamente a liberação da rutina das emulsões em diversos parâmetros. A rutina liberada e acumulada da formulação contendo PG a 5,0% p/p possuiu valor de 648,80 ±. 53,01 &#181g/cm2. Fora do esperado, a preparação contendo o número maior de promotores (U 5,0% p/p, IP 5,0% p/p e PG 5,0% p/p) resultou em liberação de menor magnitude igual a 419,76 ±. 17,98 &#181g/cm2. A presença do PG apresentou-se mais eficiente na liberação da rutina, mas não na sua penetração através da muda de pele de C. durissus, retendo 0,931 ± 0,0391 µg de rutina/mg de muda de pele de cobra. Nas condições de armazenamento a 25,0 ±2,0 °C; 5,0 ±0,5 °C e 45,0 ±. 0,5 °C, a emulsão com PG e rutina apresentou-se quimicamente estável durante 30 dias. De acordo com os resultados, a emulsão contendo PG apresentou liberação mais expressiva da rutina, no entanto, não ocorreu a penetração cutânea, mas apenas sua retenção no estrato córneo de C. durissus. A preparação manteve-se estável em todas as condições de armazenamento. / Rutin is employed as antioxidant and to prevent the capillary fragility and, when incorporated in cosmetic emulsions, it must target the action site. In vitro cutaneous penetration studies through human skin is the ideal situation, however, there are difficulties to obtain and to maintain this tissue viability. Among the membrane models, the shed snake skin presents itself as pure stratum corneum, providing barrier function similar to human and it is obtained without the animal sacrifica. The objectives of this research were: (1) development and stability evaluation of cosmetic emulsions containing rutin and penetration enhancers, as urea (U), isopropanol (IP) and propylene glycol (PG); (2) release evaluation of the mentioned active substance from the emulsions and; (3) evaluation of rutin in vitro cutaneous penetration and retention from the emulsion of the best performance. Emulsions were developed with rutin 5.0% w/wand U, IP and PG, associated or not according to factorial design with two levels and central point. Active substance on the formulations was quantified by a validated spectrophotometric method at 361.0 nm. Rutin release from emulsions was performed in vertical diffusion cells with cellulose acetate membrane and distilled water and ethanol 99.5% (1:1), as receptor fluid. The experiment was conducted for six hours, at 37.0 ± 0.5 °c with constant stirring of 300 rpm. Formulation with best profile of rutin release had its stability studied by the Accelerated Stability Assays. Rutin cutaneous penetration and retention from the mentioned emulsion was performed with shed snake skin from Crotalus durissus. Spectrophotometry at 410.0 nm, previously validated, determined the active substance after release and cutaneous penetration/retention. Ali emulsions were considered apparently stables after development. Urea (isolated and associated with IP and PG) and isopropanol (isolated and associated with PG) have influenced negatively the rutin release in several parameters. Emulsion with PG 5.0% w/w presented rutin released and accumulated equal to 648.80 ± 53.01 µg/cm2. Unexpectedly, the formulation containing all enhancers (U 5.0% w/w, IP 5.0% w/w and PG 5.0% w/w) has decreased the amount released of the active substance (419.76 ± 17.98 µg/cm2). Emulsion with PG presented more adequate for rutin release, but PG did not provide rutin cutaneous penetration through C. durissus skin, retaining 0.931 ± 0.0391 &$181;g rutin/mg shed snake skin. The referred formulation was chemically stable for 30 days after they have been stored at 25.0 ± 2.0 °c, 5.0 ± 0.5 °c and 45.0 ± 0.5 °C. In conclusion, emulsion with PG provided rutin release more expressively, although, it has not been verified the active cutaneous penetration, but only its retention on the Crotalus durissus stratum corneum. Formulation was stable in all storage conditions.

A rutina é empregada como antioxidante e na prevenção da fragilidade capilar. Pode ser veiculada em emulsões tópicas adequadas para atingir o local de ação. Estudos de penetração in vitro através da pele humana seria a situação ideal, entretanto, há dificuldades de sua obtenção e manutenção de sua viabilidade. Entre os demais modelos de membrana, a muda de pele de cobra apresenta-se como estrato córneo puro, fornecendo barreira similar ao humano e é obtida sem a morte do animal. Os objetivos desta pesquisa foram: (1) desenvolver e avaliar a estabilidade de emulsões cosméticas, contendo rutina e promotores de penetração cutânea, tais como, uréia (U), isopropanol (IP) e propilenoglicol (PG); (2) avaliar a liberação da referida substância ativa das emulsões e; (3) avaliar a penetração e a retenção cutânea in vitro da rutina da formulação de melhor desempenho. Emulsões foram desenvolvidas com rutina a 5,0% p/p e U, IP e PG, associados ou não e em proporções distintas, segundo planejamento fatorial com dois níveis com ponto central. Quantificou-se a rutina das emulsões por espectrofotometria a 361,0 nm, método previamente validado. A liberação da rutina nas formulações foi realizada em células de difusão vertical com membrana de acetato de celulose e água destilada e álcool etílico absoluto 99,5% (1:1), como fluido receptor. O experimento foi conduzido em um período de seis horas, a 37,0 ±. 0,5 °C e agitação constante de 300 rpm.>f. emulsão de melhor desempenho quanto à liberação foi estudada quanto à estabilidade (Testes de Estabilidade Acelerada). Para o estudo de penetração e retenção cutânea da rutina dessa formulação foi utilizada muda de pele de cobra de Crotalus durissus. Empregou-se o método espectrofotométrico validado a 410,0 nm para a quantificação da rutina após liberação, penetração e retenção cutânea. Todas as emulsões foram consideradas adequadas após desenvolvimento das formulações. A uréia (isolada e em associação com IP e PG) e o isopropanol (isolado e em associação com PG) influenciaram negativamente a liberação da rutina das emulsões em diversos parâmetros. A rutina liberada e acumulada da formulação contendo PG a 5,0% p/p possuiu valor de 648,80 ±. 53,01 &#181g/cm2. Fora do esperado, a preparação contendo o número maior de promotores (U 5,0% p/p, IP 5,0% p/p e PG 5,0% p/p) resultou em liberação de menor magnitude igual a 419,76 ±. 17,98 &#181g/cm2. A presença do PG apresentou-se mais eficiente na liberação da rutina, mas não na sua penetração através da muda de pele de C. durissus, retendo 0,931 ± 0,0391 µg de rutina/mg de muda de pele de cobra. Nas condições de armazenamento a 25,0 ±2,0 °C; 5,0 ±0,5 °C e 45,0 ±. 0,5 °C, a emulsão com PG e rutina apresentou-se quimicamente estável durante 30 dias. De acordo com os resultados, a emulsão contendo PG apresentou liberação mais expressiva da rutina, no entanto, não ocorreu a penetração cutânea, mas apenas sua retenção no estrato córneo de C. durissus. A preparação manteve-se estável em todas as condições de armazenamento. / Rutin is employed as antioxidant and to prevent the capillary fragility and, when incorporated in cosmetic emulsions, it must target the action site. In vitro cutaneous penetration studies through human skin is the ideal situation, however, there are difficulties to obtain and to maintain this tissue viability. Among the membrane models, the shed snake skin presents itself as pure stratum corneum, providing barrier function similar to human and it is obtained without the animal sacrifica. The objectives of this research were: (1) development and stability evaluation of cosmetic emulsions containing rutin and penetration enhancers, as urea (U), isopropanol (IP) and propylene glycol (PG); (2) release evaluation of the mentioned active substance from the emulsions and; (3) evaluation of rutin in vitro cutaneous penetration and retention from the emulsion of the best performance. Emulsions were developed with rutin 5.0% w/wand U, IP and PG, associated or not according to factorial design with two levels and central point. Active substance on the formulations was quantified by a validated spectrophotometric method at 361.0 nm. Rutin release from emulsions was performed in vertical diffusion cells with cellulose acetate membrane and distilled water and ethanol 99.5% (1:1), as receptor fluid. The experiment was conducted for six hours, at 37.0 ± 0.5 °c with constant stirring of 300 rpm. Formulation with best profile of rutin release had its stability studied by the Accelerated Stability Assays. Rutin cutaneous penetration and retention from the mentioned emulsion was performed with shed snake skin from Crotalus durissus. Spectrophotometry at 410.0 nm, previously validated, determined the active substance after release and cutaneous penetration/retention. Ali emulsions were considered apparently stables after development. Urea (isolated and associated with IP and PG) and isopropanol (isolated and associated with PG) have influenced negatively the rutin release in several parameters. Emulsion with PG 5.0% w/w presented rutin released and accumulated equal to 648.80 ± 53.01 µg/cm2. Unexpectedly, the formulation containing all enhancers (U 5.0% w/w, IP 5.0% w/w and PG 5.0% w/w) has decreased the amount released of the active substance (419.76 ± 17.98 µg/cm2). Emulsion with PG presented more adequate for rutin release, but PG did not provide rutin cutaneous penetration through C. durissus skin, retaining 0.931 ± 0.0391 &$181;g rutin/mg shed snake skin. The referred formulation was chemically stable for 30 days after they have been stored at 25.0 ± 2.0 °c, 5.0 ± 0.5 °c and 45.0 ± 0.5 °C. In conclusion, emulsion with PG provided rutin release more expressively, although, it has not been verified the active cutaneous penetration, but only its retention on the Crotalus durissus stratum corneum. Formulation was stable in all storage conditions.