O estudo da adsorção de membranas-modelo na superficie de partículas sólidas é uma importante linha de pesquisa em áreas científicas que estão em rápido desenvolvimento tais como o desenvolvimento de biosensores, a construção de kits imunológicos ou o design de materiais biocompatíveis. Neste trabalho foram analisadas sob o ponto de vista físico-químico, as interações entre partículas coloidais de sílica hidrofilica e lipossomos catiônicos de brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB). O desafio de romper a estrutura rígida fechada de lipossomos quando em contato com partículas de sílica foi contornado com o uso de dispersões de brometo dioctadecildimetilamônio (DODAB) compostas de fragmentos nanométricos abertos de bicamadas ao invés de vesículas. Em baixa força iônica e pH 6.5, a adsorção de DODAB a partir de fragmentos de bicamadas de DODAB (BF) sobre sílica hidrofilica foi quantificada por isotermas de adsorção a 0,0.1, 0.5 e 1.0mM de KCl ou TRIS-HCI. A adsorção de DODAB aumentou em função da concentração de sal. Como a literatura de titulações potenciométricas de sílica para determinação de carga superficial das partículas forneceu cargas superficiais em diversas condições experimentais de pH e força iônica (Tadros e Lyklema, 1968), foi possível estabelecer a relação entre adsorção de bicamadas catiônicas de DODAB e a densidade superficial de carga sobre a sílica. Houve um aumento monotônico de adsorção à medida que a densidade de carga da partícula aumentava. lsotermas de adsorção apresentaram formas típicas de adsorção competitiva com um máximo seguido de uma diminuição da adsorção em função da concentração de DODAB no sobrenadante. Esses perfis sugeriram que a atração hidrofóbica entre BF adsorvidos e livres poderia estar reduzindo a adsorção sobre a superficie da partícula. A adsorção de DODAB BF sobre a sílica aparentemente não conduziria a um recobrimento como bicamada contínua sobre a partícula, estando os BF adsorvidos ainda disponíveis para interação através de suas bordas hidrofóbicas com os fragII}entos livres em dispersão. Em pH 6.5, ao longo de uma faixa de concentração de DODAB (O- 1.0mM)e de KCl (0.1 - 10.0mM), a partir da medição dos tamanhos de partícula, análise dos potenciais-zeta, fotografias das misturas e cinéticas de sedimentação de partículas, pôde-se concluir que a estabilidade coloidal das partículas nas misturas foi governada pelo fator R, que é a relação de áreas superficiais totais para bicamadas Ab e partículas Ap, R= Ab/Ap. Em R - 0.5, o potencial-zeta médio (Ç) foi zero, o diâmetro médio de partícula (Dz) foi máximo, a sedimentação foi rápida e a estabilidade coloidal foi mínima; em R> 1, o çmedido foi positivo, Dz foi mínimo, a sedimentação não ocorreu e a estabilidade coloidal foi máxima. Em baixa força iônica, foi alcançada uma alta estabilidade coloidal de partículas na presença de fragmentos de bicamadas catiônicas para valores de R iguais ou maiores que 1. / The study of adsorption of model-membranes on the surface of solid partic1es is an important line of research in rapidly developing research areas such as biosensors design, building up of immunological kits or design ofbiocompatible materiais. In this work, interactions between hidrophilic silica particles and cationic liposomes made up of dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) were evaluated from a physicochemical point of view. The challenge of breaking open rigid bilayer vesicles upon contact with silica particles was circumvented by using a dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) dispersion consisting of open, nanosized bilayer fragments instead of vesicles. At low ionic strength and pH 6.5, DODAB adsorption from bilayer fragments on silica was quantified from adsorption isotherms at 0, 0.1, 0.5,1.0 and 10.0 mM KCI. Adsorption increased as a function of KCI concentration and surface charge density on particles. Isotherms shape was typical of competitive adsorption with a maximum possibly due to hydrophobic attraction between adsorbed and free bilayer fragments. Upon adsorption as fiat patches on particles, the fragments did not apparently seal into a continuous and closed bilayer surrounding the particle, instead interacted via hydrophobic edges with free fragments in dispersion. At pH 6.5, over a range of DODAB (0 - 1.0mM) and KCI concentrations (0.1 - 10.0 mM), from particle sizing, zeta-potential analysis, photographs of the mixtures and particle sedimentation kinetics, colloid stability of particles in the mixtures was govemed by the ratio R of total surface areas for bilayers Ab and partic1es Ap, R= Ab/Ap. At R ~ 0.5, mean zeta-potential ( &#950; ) was zero, mean particle diameter (Dz) was at maximum, sedimentation was rapid and colloid stability was at minimum; at R > 1, &#950; was positive, Dz was minimized, sedimentation was absent and colloid stability was high. At low ionic strength ([KCI] < 10 mM), high colloid stability for particles in presence of cationic bilayer fragments was achieved at or above R=I, i.e., from the equivalence of total surface areas for bilayer fragments and particles.

O estudo da adsorção de membranas-modelo na superficie de partículas sólidas é uma importante linha de pesquisa em áreas científicas que estão em rápido desenvolvimento tais como o desenvolvimento de biosensores, a construção de kits imunológicos ou o design de materiais biocompatíveis. Neste trabalho foram analisadas sob o ponto de vista físico-químico, as interações entre partículas coloidais de sílica hidrofilica e lipossomos catiônicos de brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB). O desafio de romper a estrutura rígida fechada de lipossomos quando em contato com partículas de sílica foi contornado com o uso de dispersões de brometo dioctadecildimetilamônio (DODAB) compostas de fragmentos nanométricos abertos de bicamadas ao invés de vesículas. Em baixa força iônica e pH 6.5, a adsorção de DODAB a partir de fragmentos de bicamadas de DODAB (BF) sobre sílica hidrofilica foi quantificada por isotermas de adsorção a 0,0.1, 0.5 e 1.0mM de KCl ou TRIS-HCI. A adsorção de DODAB aumentou em função da concentração de sal. Como a literatura de titulações potenciométricas de sílica para determinação de carga superficial das partículas forneceu cargas superficiais em diversas condições experimentais de pH e força iônica (Tadros e Lyklema, 1968), foi possível estabelecer a relação entre adsorção de bicamadas catiônicas de DODAB e a densidade superficial de carga sobre a sílica. Houve um aumento monotônico de adsorção à medida que a densidade de carga da partícula aumentava. lsotermas de adsorção apresentaram formas típicas de adsorção competitiva com um máximo seguido de uma diminuição da adsorção em função da concentração de DODAB no sobrenadante. Esses perfis sugeriram que a atração hidrofóbica entre BF adsorvidos e livres poderia estar reduzindo a adsorção sobre a superficie da partícula. A adsorção de DODAB BF sobre a sílica aparentemente não conduziria a um recobrimento como bicamada contínua sobre a partícula, estando os BF adsorvidos ainda disponíveis para interação através de suas bordas hidrofóbicas com os fragII}entos livres em dispersão. Em pH 6.5, ao longo de uma faixa de concentração de DODAB (O- 1.0mM)e de KCl (0.1 - 10.0mM), a partir da medição dos tamanhos de partícula, análise dos potenciais-zeta, fotografias das misturas e cinéticas de sedimentação de partículas, pôde-se concluir que a estabilidade coloidal das partículas nas misturas foi governada pelo fator R, que é a relação de áreas superficiais totais para bicamadas Ab e partículas Ap, R= Ab/Ap. Em R - 0.5, o potencial-zeta médio (Ç) foi zero, o diâmetro médio de partícula (Dz) foi máximo, a sedimentação foi rápida e a estabilidade coloidal foi mínima; em R> 1, o çmedido foi positivo, Dz foi mínimo, a sedimentação não ocorreu e a estabilidade coloidal foi máxima. Em baixa força iônica, foi alcançada uma alta estabilidade coloidal de partículas na presença de fragmentos de bicamadas catiônicas para valores de R iguais ou maiores que 1. / The study of adsorption of model-membranes on the surface of solid partic1es is an important line of research in rapidly developing research areas such as biosensors design, building up of immunological kits or design ofbiocompatible materiais. In this work, interactions between hidrophilic silica particles and cationic liposomes made up of dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) were evaluated from a physicochemical point of view. The challenge of breaking open rigid bilayer vesicles upon contact with silica particles was circumvented by using a dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) dispersion consisting of open, nanosized bilayer fragments instead of vesicles. At low ionic strength and pH 6.5, DODAB adsorption from bilayer fragments on silica was quantified from adsorption isotherms at 0, 0.1, 0.5,1.0 and 10.0 mM KCI. Adsorption increased as a function of KCI concentration and surface charge density on particles. Isotherms shape was typical of competitive adsorption with a maximum possibly due to hydrophobic attraction between adsorbed and free bilayer fragments. Upon adsorption as fiat patches on particles, the fragments did not apparently seal into a continuous and closed bilayer surrounding the particle, instead interacted via hydrophobic edges with free fragments in dispersion. At pH 6.5, over a range of DODAB (0 - 1.0mM) and KCI concentrations (0.1 - 10.0 mM), from particle sizing, zeta-potential analysis, photographs of the mixtures and particle sedimentation kinetics, colloid stability of particles in the mixtures was govemed by the ratio R of total surface areas for bilayers Ab and partic1es Ap, R= Ab/Ap. At R ~ 0.5, mean zeta-potential ( &#950; ) was zero, mean particle diameter (Dz) was at maximum, sedimentation was rapid and colloid stability was at minimum; at R > 1, &#950; was positive, Dz was minimized, sedimentation was absent and colloid stability was high. At low ionic strength ([KCI] < 10 mM), high colloid stability for particles in presence of cationic bilayer fragments was achieved at or above R=I, i.e., from the equivalence of total surface areas for bilayer fragments and particles.

No presente trabalho foi investigado o efeito do oligonucleotídeo-modelo 5-AAAAAAAAAA-3(ODN) sobre a estabilidade e estrutura de vesículas catiônicas de brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB), extrusadas através filtros de 100 nm, em dispersão aquosa, com as técnicas de espalhamento de luz dinâmico (DLS), medidas de potencial de superfície (potencial zeta), calorimetria diferencial de varredura (DSC), espalhamento de raios-X a baixos ângulos (SAXS), espectroscopias de absorção óptica e de fluorescência do estado estacionário da sonda Laurdan incorporada a vesículas de DODAB-ODN. Este fluoróforo monitora a polaridade e estrutura da superfície da membrana de DODAB. Variando a concentração de ODN, três diferentes regimes foram observados. Para baixas concentrações de ODN, ([ODN]/[DODAB]) 0.025 mM, a dispersão é estável, límpida, apesar do diâmetro médio das vesículas aumentar, um aumento de turbidez ser observado por medidas de Absorbância, e o SAXS já acusar a presença de algumas poucas multilamelas. As vesículas mistas apresentam potencial de superfície positivo, semelhante ao potencial medido para vesículas de puro DODAB. A calorimetria mostra a coexistência de regiões da bicamada de puro DODAB, e regiões mistas, com DODAB-ODN, sendo estas últimas mais estáveis, apresentando maior temperatura de transição gel-fluido. A forma e posição da banda de fluorescência do Laurdan incorporado às vesículas não são alteradas pela presença do oligonucleotídeo, indicando pouca variação na polaridade e estrutura da superfície da membrana mista monitorada pela sonda. Um segundo regime é observado para ([ODN]/[DODAB]) 0.05 mM, onde não é mais observado por calorimetria a presença significativa de domínios de puro DODAB, e a dispersão mostra-se instável, turva, com agregação/fusão das vesículas. Finalmente, o terceiro regime, para altas concentrações de ODN, ([ODN]/[DODAB]) 0.075 mM, onde é observado um potencial de superfície negativo, portanto, com predominância da carga do oligonucleotídeo, e a dispersão volta a ser estável, apresentando baixa turbidez. Neste regime, a calorimetria indica uma grande estabilidade da fase gel, medidas de SAXS mostram a formação de estruturas multilamelares, porém DLS indica a presença de vesículas pequenas, com dimensões às observadas para DODAB puro. Neste regime, a sonda Laurdan monitora variações na superfície da membrana, possivelmente indicando a diminuição da quantidade de moléculas de água na superfície e/ou um enrijecimento da bicamada. Os estudos aqui apresentados fazem parte de um amplo esforço para entender as características estruturais de agregados lipídio-material genético, com o objetivo de seu uso futuro em terapias gênicas. / In the present work the effect of 5\'-AAAAAAAAAA-3 \'oligonucleotide model (ODN) was investigated on the stability and structure of dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) cationic vesicles, extruded through 100 nm filters in aqueous dispersion, with dynamic scattering techniques (DLS), surface potential measurements (zeta potential), differential scanning calorimetry (DSC), small angle X-ray scattering (SAXS), optical absorption spectrometry and stationary-state fluorescence spectroscopy of Laurdan incorporated into DODAB-ODN vesicles. This fluorophore monitors the polarity and surface structure of the DODAB membrane. Varying the ODN concentration, three different behaviors were observed. For low concentrations of ODN, ([ODN] / [DODAB]) 0.025 mM, the dispersion is stable, clear, although the mean diameter of the vesicles increases, an increase in turbidity is observed by Absorbance measurements, and SAXS already shows the presence of a few multilamellar structure. The mixed vesicles present positive surface potential, similar to the potential measured for pure DODAB vesicles. Calorimetry shows the coexistence of regions of the pure DODAB bilayer, and mixed regions, with DODAB-ODN, the latter being more stable, presenting a higher gel-fluid transition temperature. The shape and position of the Laurdan fluorescence band incorporated into the vesicles are not altered by the presence of the oligonucleotide, indicating minor variation in the polarity and surface structure of the mixed membrane monitored by the probe. A second behavior is observed for ([ODN] / [DODAB]) 0.05 mM, where the presence of pure DODAB domains is no longer detected by calorimetry, and the dispersion is unstable, cloudy, displaying vesicle aggregation/fusion. Finally, the third behavior is detected at high concentrations of ODN, ([ODN] / [DODAB]) 0.075 mM, where a negative surface potential is observed, therefore, with predominance of the charge of the oligonucleotide, and the dispersion is stable, exibiting low turbidity. In this regime, the calorimetry indicates a great stability of the gel phase, SAXS measurements show the formation of multilamellar structures, however DLS indicates the presence of small vesicles, with dimensions to those observed for pure DODAB. In this region, the Laurdan probe monitors variations at the surface of the membrane, possibly indicating the decrease in the amount of water molecules on the surface and/or a stiffening of the bilayer. The studies presented here are part of a broad effort to understand the structural characteristics of \"lipid-genetic material\", aggregates, with the aim of their future use in gene therapies.

Embora menos eficientes que os vetores virais, lipídios catiônicos têm sido cada vez mais usados como transportadores de material genético. Eles têm como vantagens em relação aos transportadores virais, a baixa imunidade, controle de qualidade e produção em grande quantidade, entre outros. Todavia, a interação entre lipídios catiônicos e material genético ainda é pouco compreendida. No presente trabalho, estudamos a interação entre o anfifílico catiônico brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB) e o nucleotídeo 2´-desoxiadenosina 5´-monofosfato (dAMP). Para tanto, utilizamos a técnica de Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE) aplicada a marcadores de spin derivados do ácido esteárico incorporados em vesículas de DODAB. Os resultados mostraram que na fase gel, na região próxima à superfície das bicamadas de DODAB, o dAMP causa muito pouca alteração na fluidez da membrana, enquanto que, na região do centro da bicamada, o dAMP diminui a fluidez da membrana, o que pode ser um efeito apenas de cargas, isto é, devido à blindagem eletrostática. Já na fase fluida, em ambas as regiões o dAMP aumenta a fluidez da membrana, sendo que, no centro das bicamadas induz um acréscimo significativo na polaridade do meio. A transição de fase gel-fluida do DODAB não sofre modificações com o acréscimo de dAMP. De uma maneira geral, nossos resultados mostraram que o dAMP não causa grandes modificações na estrutura do DODAB. Concluímos que o dAMP se localiza na região da superfície das bicamadas do DODAB e se comporta como um íon grande. Este resultado deverá ser considerado na análise estrutural da interação DNA/vesículas lipídicas em nível molecular. / Though less efficient than viral vectors, cationic lipids have been used as carriers in gene therapy. They offer several advantages over viral vectors, including the low immunogenic and inflammatory responses, the potential transfer of unlimited-size expression units, and the possibility for engineered cell-specific targeting. However, the interaction between cationic lipids and genetic material needs to be better understood for the optimization of the transfection protocol. In the present work, we study the interaction between the nucleotide 2´-deoxyadenosine 5´-monophosphate (dAMP) and cationic liposomes of dioctadecyl dimethylammonium (DODAB), through the analysis of the electron spin resonance (ESR) spectra of spin labels incorporated in the bilayers. DODAB gel phase structure is not much affected by dAMP. The observed packing effect at the bilayer core seems to be related to the expected electrostatic screening effect at the bilayer surface, bringing the headgroups closer together, due to the presence of anions at the surface. In DODAB fluid phase, above 44 oC, ESR results strongly suggest that the relatively large double charged molecule of DMP is localized at the bilayer surface, but incorporated in the membrane, such that it is able of somehow space the headgroups, turning the bilayer core less packed and more hydrated. This result is certainly relevant for the structural understanding of the DNA-cationic membrane interaction on a molecular level.

No presente trabalho foi investigado o efeito do oligonucleotídeo-modelo 5-AAAAAAAAAA-3(ODN) sobre a estabilidade e estrutura de vesículas catiônicas de brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB), extrusadas através filtros de 100 nm, em dispersão aquosa, com as técnicas de espalhamento de luz dinâmico (DLS), medidas de potencial de superfície (potencial zeta), calorimetria diferencial de varredura (DSC), espalhamento de raios-X a baixos ângulos (SAXS), espectroscopias de absorção óptica e de fluorescência do estado estacionário da sonda Laurdan incorporada a vesículas de DODAB-ODN. Este fluoróforo monitora a polaridade e estrutura da superfície da membrana de DODAB. Variando a concentração de ODN, três diferentes regimes foram observados. Para baixas concentrações de ODN, ([ODN]/[DODAB]) 0.025 mM, a dispersão é estável, límpida, apesar do diâmetro médio das vesículas aumentar, um aumento de turbidez ser observado por medidas de Absorbância, e o SAXS já acusar a presença de algumas poucas multilamelas. As vesículas mistas apresentam potencial de superfície positivo, semelhante ao potencial medido para vesículas de puro DODAB. A calorimetria mostra a coexistência de regiões da bicamada de puro DODAB, e regiões mistas, com DODAB-ODN, sendo estas últimas mais estáveis, apresentando maior temperatura de transição gel-fluido. A forma e posição da banda de fluorescência do Laurdan incorporado às vesículas não são alteradas pela presença do oligonucleotídeo, indicando pouca variação na polaridade e estrutura da superfície da membrana mista monitorada pela sonda. Um segundo regime é observado para ([ODN]/[DODAB]) 0.05 mM, onde não é mais observado por calorimetria a presença significativa de domínios de puro DODAB, e a dispersão mostra-se instável, turva, com agregação/fusão das vesículas. Finalmente, o terceiro regime, para altas concentrações de ODN, ([ODN]/[DODAB]) 0.075 mM, onde é observado um potencial de superfície negativo, portanto, com predominância da carga do oligonucleotídeo, e a dispersão volta a ser estável, apresentando baixa turbidez. Neste regime, a calorimetria indica uma grande estabilidade da fase gel, medidas de SAXS mostram a formação de estruturas multilamelares, porém DLS indica a presença de vesículas pequenas, com dimensões às observadas para DODAB puro. Neste regime, a sonda Laurdan monitora variações na superfície da membrana, possivelmente indicando a diminuição da quantidade de moléculas de água na superfície e/ou um enrijecimento da bicamada. Os estudos aqui apresentados fazem parte de um amplo esforço para entender as características estruturais de agregados lipídio-material genético, com o objetivo de seu uso futuro em terapias gênicas. / In the present work the effect of 5\'-AAAAAAAAAA-3 \'oligonucleotide model (ODN) was investigated on the stability and structure of dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) cationic vesicles, extruded through 100 nm filters in aqueous dispersion, with dynamic scattering techniques (DLS), surface potential measurements (zeta potential), differential scanning calorimetry (DSC), small angle X-ray scattering (SAXS), optical absorption spectrometry and stationary-state fluorescence spectroscopy of Laurdan incorporated into DODAB-ODN vesicles. This fluorophore monitors the polarity and surface structure of the DODAB membrane. Varying the ODN concentration, three different behaviors were observed. For low concentrations of ODN, ([ODN] / [DODAB]) 0.025 mM, the dispersion is stable, clear, although the mean diameter of the vesicles increases, an increase in turbidity is observed by Absorbance measurements, and SAXS already shows the presence of a few multilamellar structure. The mixed vesicles present positive surface potential, similar to the potential measured for pure DODAB vesicles. Calorimetry shows the coexistence of regions of the pure DODAB bilayer, and mixed regions, with DODAB-ODN, the latter being more stable, presenting a higher gel-fluid transition temperature. The shape and position of the Laurdan fluorescence band incorporated into the vesicles are not altered by the presence of the oligonucleotide, indicating minor variation in the polarity and surface structure of the mixed membrane monitored by the probe. A second behavior is observed for ([ODN] / [DODAB]) 0.05 mM, where the presence of pure DODAB domains is no longer detected by calorimetry, and the dispersion is unstable, cloudy, displaying vesicle aggregation/fusion. Finally, the third behavior is detected at high concentrations of ODN, ([ODN] / [DODAB]) 0.075 mM, where a negative surface potential is observed, therefore, with predominance of the charge of the oligonucleotide, and the dispersion is stable, exibiting low turbidity. In this regime, the calorimetry indicates a great stability of the gel phase, SAXS measurements show the formation of multilamellar structures, however DLS indicates the presence of small vesicles, with dimensions to those observed for pure DODAB. In this region, the Laurdan probe monitors variations at the surface of the membrane, possibly indicating the decrease in the amount of water molecules on the surface and/or a stiffening of the bilayer. The studies presented here are part of a broad effort to understand the structural characteristics of \"lipid-genetic material\", aggregates, with the aim of their future use in gene therapies.

Embora menos eficientes que os vetores virais, lipídios catiônicos têm sido cada vez mais usados como transportadores de material genético. Eles têm como vantagens em relação aos transportadores virais, a baixa imunidade, controle de qualidade e produção em grande quantidade, entre outros. Todavia, a interação entre lipídios catiônicos e material genético ainda é pouco compreendida. No presente trabalho, estudamos a interação entre o anfifílico catiônico brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB) e o nucleotídeo 2´-desoxiadenosina 5´-monofosfato (dAMP). Para tanto, utilizamos a técnica de Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE) aplicada a marcadores de spin derivados do ácido esteárico incorporados em vesículas de DODAB. Os resultados mostraram que na fase gel, na região próxima à superfície das bicamadas de DODAB, o dAMP causa muito pouca alteração na fluidez da membrana, enquanto que, na região do centro da bicamada, o dAMP diminui a fluidez da membrana, o que pode ser um efeito apenas de cargas, isto é, devido à blindagem eletrostática. Já na fase fluida, em ambas as regiões o dAMP aumenta a fluidez da membrana, sendo que, no centro das bicamadas induz um acréscimo significativo na polaridade do meio. A transição de fase gel-fluida do DODAB não sofre modificações com o acréscimo de dAMP. De uma maneira geral, nossos resultados mostraram que o dAMP não causa grandes modificações na estrutura do DODAB. Concluímos que o dAMP se localiza na região da superfície das bicamadas do DODAB e se comporta como um íon grande. Este resultado deverá ser considerado na análise estrutural da interação DNA/vesículas lipídicas em nível molecular. / Though less efficient than viral vectors, cationic lipids have been used as carriers in gene therapy. They offer several advantages over viral vectors, including the low immunogenic and inflammatory responses, the potential transfer of unlimited-size expression units, and the possibility for engineered cell-specific targeting. However, the interaction between cationic lipids and genetic material needs to be better understood for the optimization of the transfection protocol. In the present work, we study the interaction between the nucleotide 2´-deoxyadenosine 5´-monophosphate (dAMP) and cationic liposomes of dioctadecyl dimethylammonium (DODAB), through the analysis of the electron spin resonance (ESR) spectra of spin labels incorporated in the bilayers. DODAB gel phase structure is not much affected by dAMP. The observed packing effect at the bilayer core seems to be related to the expected electrostatic screening effect at the bilayer surface, bringing the headgroups closer together, due to the presence of anions at the surface. In DODAB fluid phase, above 44 oC, ESR results strongly suggest that the relatively large double charged molecule of DMP is localized at the bilayer surface, but incorporated in the membrane, such that it is able of somehow space the headgroups, turning the bilayer core less packed and more hydrated. This result is certainly relevant for the structural understanding of the DNA-cationic membrane interaction on a molecular level.

A Anfotericina B (AB) é um antibiótico antifúngico natural, do grupo dos polienos, produzido por cultura de bactérias Streptomyces nodosus. A AB foi isolada pela primeira vez em 1953, e desde então tem sido utilizada extensivamente no tratamento clínico de infecções sistêmicas. Como a AB é altamente insolúvel em meio aquoso, a formulação de escolha tem sido dispersões aquosas de micelas mistas de AB e desoxicolato de sódio (Fungizon). Entretanto, a alta toxicidade deste fármaco tem estimulado a proposição de várias outras formulações. O presente trabalho estuda uma dessas formulações alternativas propostas: agregados de AB e Brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB). O objetivo principal deste trabalho foi tentar avaliar, numa visão estrutural, as propriedades e peculiaridades envolvidas na interação da AB com as dispersões de DODAB. Neste trabalho, centrou-se no estudo de dispersões de DODAB, sonicadas (DODABS) e não sonicadas (DODABNS), onde o antibiótico estivesse, principalmente, na forma monomérica, tendo em vista a proposta baixa toxicidade da AB enquanto monômero. Para avaliar estes sistemas utilizaram-se as técnicas de absorção óptica, calorimetria diferencial de varredura (DSC) e a Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE) de marcadores de spin incorporados nos agregados lipídicos. Mostrou-se que a AB monomérica incorpora-se tanto em vesículas de DODABNS, como nos pequenos agregados de DODABS, sendo maior sua incorporação nestes últimos. Foi possível mostrar que até a fração molar (AB/DODAB) de 1,2 mol% a AB está totalmente monomérica, incorporada em agregados de DODABS, mas somente parcialmente em vesículas de DODABNS. Nas bicamadas de DODABNS, a preferência da AB monomérica é pela fase gel, 40 % incorporada, comparada com 23 % na fase fluida. As várias técnicas indicam que a AB encontra-se na superfície da bicamada, com seu cromóforo hidrofóbico enxergando um meio de polarizabilidade maior do que a da água, tanto em DODABS como em DODABNS. Marcadores de spin mostram a coexistência de domínios lipídicos em fases diferentes, gel e fluida, a baixas temperaturas, em DODABS. Curiosamente, indicam que a AB monomérica interage, preferencialmente, com os domínios mais fluidos, em desacordo com a observada maior afinidade da AB pela fase gel de bicamadas lipídicas de DODABNS. O estudo termo-estrutural de dispersões de DODABNS e DODABS aqui apresentado, na presença e ausência de AB, pode ser relevante na proposta de novas formulações farmacológicas. / Amphotericin B (AB) is a natural antibiotic, produced by Streptomyces nodosus, with a very potent antifungal activity. It is a polyene macrolide molecule, isolated in 1953. Since then, it has been extensively used in the treatment of systemic mycotic infections. Considering AB very low solubility in aqueous medium, it has been largely used as an aqueous dispersion of sodium deoxycholate-AB mixed micelles (Fungizon). However, the high toxicity of this preparation has led to the proposition of different other formulations. The present work focuses on one of the proposed preparations, namely aggregates formed by AB and the cationic lipid dioctadecyldimethylammonium (DODAB). Considering the proposed low toxicity of monomeric AB, the present work studies DODAB dispersions, sonicated (DODABS) and non-sonicated (DODABNS), where AB is mostly monomeric. To the structural analysis, optical absorption, differential scanning calorimetry (DSC) and electron spin resonance of spin labels incorporated in the aggregates were used. It was found that AB as a monomer incorporates in aggregates present in both dispersions, DODABS and DODABNS, but the incorporation of monomeric AB in the small fragments present in DODABS is much larger. It was shown that AB incorporates in DODABS aggregates, as a monomer, up to AB/DODAB concentration of 1.2 mol%. At this concentration, only 40 % and 23 % of AB molecules are in the monomeric state in the gel and fluid phases of DODABNS bilayers, respectively. Hence, the gel phase of DODABNS bilayers favors the monomerization of AB, as compared to the bilayer fluid phase. All the applied techniques point to a superficial interaction of monomeric AB with DODAB aggregates, with the hydrophobic polyene chromophor positioned relatively inside the bilayer, in a region of polarizability higher than that of water, in both dispersions, DODABS and DODABNS. Spin labels indicate the coexistence of gel and fluid domains in DODABS aggregates, at low temperatures, supporting the proposed hypothesis of the presence of bilayer fragments in the dispersion. Contrarily to the higher detected affinity of monomeric AB for the gel phase, as compared to the fluid phase of DADABNS bilayers, spin labels indicate that monomeric AB is mostly adsorbed at the fluid domain of the fragments, possibly corresponding to the periphery of the fragments. The thermal-structural study presented here of DODABNS and DODABS, in the presence and absence of AB, can be relevant in the design of new pharmaceutical formulations.

A Anfotericina B (AB) é um antibiótico antifúngico natural, do grupo dos polienos, produzido por cultura de bactérias Streptomyces nodosus. A AB foi isolada pela primeira vez em 1953, e desde então tem sido utilizada extensivamente no tratamento clínico de infecções sistêmicas. Como a AB é altamente insolúvel em meio aquoso, a formulação de escolha tem sido dispersões aquosas de micelas mistas de AB e desoxicolato de sódio (Fungizon). Entretanto, a alta toxicidade deste fármaco tem estimulado a proposição de várias outras formulações. O presente trabalho estuda uma dessas formulações alternativas propostas: agregados de AB e Brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB). O objetivo principal deste trabalho foi tentar avaliar, numa visão estrutural, as propriedades e peculiaridades envolvidas na interação da AB com as dispersões de DODAB. Neste trabalho, centrou-se no estudo de dispersões de DODAB, sonicadas (DODABS) e não sonicadas (DODABNS), onde o antibiótico estivesse, principalmente, na forma monomérica, tendo em vista a proposta baixa toxicidade da AB enquanto monômero. Para avaliar estes sistemas utilizaram-se as técnicas de absorção óptica, calorimetria diferencial de varredura (DSC) e a Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE) de marcadores de spin incorporados nos agregados lipídicos. Mostrou-se que a AB monomérica incorpora-se tanto em vesículas de DODABNS, como nos pequenos agregados de DODABS, sendo maior sua incorporação nestes últimos. Foi possível mostrar que até a fração molar (AB/DODAB) de 1,2 mol% a AB está totalmente monomérica, incorporada em agregados de DODABS, mas somente parcialmente em vesículas de DODABNS. Nas bicamadas de DODABNS, a preferência da AB monomérica é pela fase gel, 40 % incorporada, comparada com 23 % na fase fluida. As várias técnicas indicam que a AB encontra-se na superfície da bicamada, com seu cromóforo hidrofóbico enxergando um meio de polarizabilidade maior do que a da água, tanto em DODABS como em DODABNS. Marcadores de spin mostram a coexistência de domínios lipídicos em fases diferentes, gel e fluida, a baixas temperaturas, em DODABS. Curiosamente, indicam que a AB monomérica interage, preferencialmente, com os domínios mais fluidos, em desacordo com a observada maior afinidade da AB pela fase gel de bicamadas lipídicas de DODABNS. O estudo termo-estrutural de dispersões de DODABNS e DODABS aqui apresentado, na presença e ausência de AB, pode ser relevante na proposta de novas formulações farmacológicas. / Amphotericin B (AB) is a natural antibiotic, produced by Streptomyces nodosus, with a very potent antifungal activity. It is a polyene macrolide molecule, isolated in 1953. Since then, it has been extensively used in the treatment of systemic mycotic infections. Considering AB very low solubility in aqueous medium, it has been largely used as an aqueous dispersion of sodium deoxycholate-AB mixed micelles (Fungizon). However, the high toxicity of this preparation has led to the proposition of different other formulations. The present work focuses on one of the proposed preparations, namely aggregates formed by AB and the cationic lipid dioctadecyldimethylammonium (DODAB). Considering the proposed low toxicity of monomeric AB, the present work studies DODAB dispersions, sonicated (DODABS) and non-sonicated (DODABNS), where AB is mostly monomeric. To the structural analysis, optical absorption, differential scanning calorimetry (DSC) and electron spin resonance of spin labels incorporated in the aggregates were used. It was found that AB as a monomer incorporates in aggregates present in both dispersions, DODABS and DODABNS, but the incorporation of monomeric AB in the small fragments present in DODABS is much larger. It was shown that AB incorporates in DODABS aggregates, as a monomer, up to AB/DODAB concentration of 1.2 mol%. At this concentration, only 40 % and 23 % of AB molecules are in the monomeric state in the gel and fluid phases of DODABNS bilayers, respectively. Hence, the gel phase of DODABNS bilayers favors the monomerization of AB, as compared to the bilayer fluid phase. All the applied techniques point to a superficial interaction of monomeric AB with DODAB aggregates, with the hydrophobic polyene chromophor positioned relatively inside the bilayer, in a region of polarizability higher than that of water, in both dispersions, DODABS and DODABNS. Spin labels indicate the coexistence of gel and fluid domains in DODABS aggregates, at low temperatures, supporting the proposed hypothesis of the presence of bilayer fragments in the dispersion. Contrarily to the higher detected affinity of monomeric AB for the gel phase, as compared to the fluid phase of DADABNS bilayers, spin labels indicate that monomeric AB is mostly adsorbed at the fluid domain of the fragments, possibly corresponding to the periphery of the fragments. The thermal-structural study presented here of DODABNS and DODABS, in the presence and absence of AB, can be relevant in the design of new pharmaceutical formulations.

Determinações de tensão superficial (&#947;) na interface ar-água e espessuras médias elipsométricas in situ (d), foram usadas para estudar as interações entre dispersões de lípides (em forma de bicamadas) e filmes de poliestireno sulfato produzidos por revestimento rotacional sobre placas de óxido de silício. A adição de NaCl para uma concentração final de 50 mM em uma dispersão de 0.2 mM de lípide catiônico sintético produziu instantaneamente uma camada de 6 nm de espessura que permaneceu estável com o tempo, indicando uma cinética de adsorção muito rápida, determinada possivelmente, pela atração hidrofóbica entre defeitos sobre a bicamada, induzidos pelo sal, e a superfície do filme. Contudo, em água a adsorção de DODAB cresceu monotonicamente alcançando no máximo uma espessura de 1.6-1.8 nm (após 15 horas de interação) em função do tempo, a qual não foi consistente com deposição de bicamada. Nos estágios iniciais em água pura, a adsorção do anfifílico aumentou linearmente com a raiz quadrada do tempo, mostrando um processo controlado por difusão de vesículas, com coeficiente de difusão(D), aproximadamente igual a 1.0 x 10-11 m22s-1 em boa aproximação com valores determinados para vesículas de outros lípides por outros autores. Medidas elipsométricas sob o ar (ex- situ) de adsorção de DODAB, DHP e PC foram difíceis de realizar devido ao aumento da espessura média do filme polimérico durante o ciclo de lavagem e secagem. Na faixa de concentração de 0.1- 1.0 mM o filme adsorvido de DODAB em ar foi mais hidrofóbico (ângulo de contato de avanço &#920;A= 84° &#177; 3°) do que aquele para o filme puro de polímero (&#920;A=71 ° &#177; 4°). Nenhum efeito do filme de DHP sobre a molhabilidade do filme de PSA foi observado, apenas um aumento de rugosidade revelado pela mudança em &#916;&#920; de 2° para 11° (tabela 3). Filmes planos de PSA são hidrofóbicos(&#920;A= 86° &#177; 5°). Após interação com PC, as superfícies tornam-se menos hidrofóbicas (&#920;A= 75° &#177; 3°). A tensão superficial em ar-água para uma dispersão lipídica em água pura diminuiu rapidamente sob adição de sal (7-50 mM de NaCl), sugerindo a ocorrência de fusão de vesículas, induzida por sal, com a interface ar-água.O estudo da interação entre sais de DODA e partículas poliméricas por medidas de tamanho e potencial-zeta das partículas permitiu observar deposição de bicamadas optimizada por adição de sal a baixas concentrações (0.05-5.0 mM NaCl). / Determinations of surface tension (&#947;) at the air--water interface, contact angles (&#920;), and in and ex-situ ellipsometric mean thickness (d) were used to study the interaction between dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) small vesicles and spin-coated polystyrene sulfate (PSS) films on silicon wafers. Upon the adition of NaCl (50 mM final concentration) to a 0.2 mM DODAB dispersion, adsorption from vesicles on PSS films immediatly yielded a DODAB layer 6.0 nm thick which remained stable as a function of time. However, in water, in situ DODAB adsorption monotonically increased reaching at most 1.6--1.8 nm as a function of time (from 15 mm of interaction), which were not values consistent with bilayer deposition. At early stages in pure water, DODAB adsorption linearly increased with the square root of time, indicating a vesicle difision controlled process with ca. 1.0 x 10-11 m2s-1 as the vesicle diffusion coeficient (D) in nice agreement with reported D for similar vesicles. In contrast, adding 50 mM salt, resulted in a very fast adsorption kinetics determined by the hydrophobic atraction between salt-induced defects on lhe bilayer and the film surface. Ex situ measurements of DODAB, DHP e PC adsorption were difficult because wetting/drying cycles of the polimeric fiIms increased its mean thickness. From 0.1 up to 1.0 mM DODAB, the adsorbed film in air was more hydrophobic (advancing contact angle, &#920;A = 84 &#177; 3°) than the bare PSS film (&#920;A = 71 &#177; 4°). No effect of DHP film on the wettability of PSA film could be observed, just a increase of rougness revealed by the change of &#916;&#920; from2° to 11°( table 3). Pure PSA films are hydrophobic, as revealed by the mean advancing angle &#920;A = 86 &#177; 5°. After interaction with PC, the surfaces turn less hydrophobic with a mean &#920;A = 75 &#177; 3°. Air-water surface tension for a DODAB dispersion in pure water rapidly decreased upon salt addition (7-50 mM NaCI), suggesting salt-induced vesicle fusion wilh the air--water interface occurred, in nice agreement with saIt-induced vesicle fusion at the hydrophobic polymer-water surface.The investigation of the interaction between DODA salts and polymeric particles from diameter and zeta- potential measurements, allowed us to detect bilayer deposition optimized by salt adition in low concentration(0.05-5.0 mM NaCl).

Determinações de tensão superficial (&#947;) na interface ar-água e espessuras médias elipsométricas in situ (d), foram usadas para estudar as interações entre dispersões de lípides (em forma de bicamadas) e filmes de poliestireno sulfato produzidos por revestimento rotacional sobre placas de óxido de silício. A adição de NaCl para uma concentração final de 50 mM em uma dispersão de 0.2 mM de lípide catiônico sintético produziu instantaneamente uma camada de 6 nm de espessura que permaneceu estável com o tempo, indicando uma cinética de adsorção muito rápida, determinada possivelmente, pela atração hidrofóbica entre defeitos sobre a bicamada, induzidos pelo sal, e a superfície do filme. Contudo, em água a adsorção de DODAB cresceu monotonicamente alcançando no máximo uma espessura de 1.6-1.8 nm (após 15 horas de interação) em função do tempo, a qual não foi consistente com deposição de bicamada. Nos estágios iniciais em água pura, a adsorção do anfifílico aumentou linearmente com a raiz quadrada do tempo, mostrando um processo controlado por difusão de vesículas, com coeficiente de difusão(D), aproximadamente igual a 1.0 x 10-11 m22s-1 em boa aproximação com valores determinados para vesículas de outros lípides por outros autores. Medidas elipsométricas sob o ar (ex- situ) de adsorção de DODAB, DHP e PC foram difíceis de realizar devido ao aumento da espessura média do filme polimérico durante o ciclo de lavagem e secagem. Na faixa de concentração de 0.1- 1.0 mM o filme adsorvido de DODAB em ar foi mais hidrofóbico (ângulo de contato de avanço &#920;A= 84° &#177; 3°) do que aquele para o filme puro de polímero (&#920;A=71 ° &#177; 4°). Nenhum efeito do filme de DHP sobre a molhabilidade do filme de PSA foi observado, apenas um aumento de rugosidade revelado pela mudança em &#916;&#920; de 2° para 11° (tabela 3). Filmes planos de PSA são hidrofóbicos(&#920;A= 86° &#177; 5°). Após interação com PC, as superfícies tornam-se menos hidrofóbicas (&#920;A= 75° &#177; 3°). A tensão superficial em ar-água para uma dispersão lipídica em água pura diminuiu rapidamente sob adição de sal (7-50 mM de NaCl), sugerindo a ocorrência de fusão de vesículas, induzida por sal, com a interface ar-água.O estudo da interação entre sais de DODA e partículas poliméricas por medidas de tamanho e potencial-zeta das partículas permitiu observar deposição de bicamadas optimizada por adição de sal a baixas concentrações (0.05-5.0 mM NaCl). / Determinations of surface tension (&#947;) at the air--water interface, contact angles (&#920;), and in and ex-situ ellipsometric mean thickness (d) were used to study the interaction between dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) small vesicles and spin-coated polystyrene sulfate (PSS) films on silicon wafers. Upon the adition of NaCl (50 mM final concentration) to a 0.2 mM DODAB dispersion, adsorption from vesicles on PSS films immediatly yielded a DODAB layer 6.0 nm thick which remained stable as a function of time. However, in water, in situ DODAB adsorption monotonically increased reaching at most 1.6--1.8 nm as a function of time (from 15 mm of interaction), which were not values consistent with bilayer deposition. At early stages in pure water, DODAB adsorption linearly increased with the square root of time, indicating a vesicle difision controlled process with ca. 1.0 x 10-11 m2s-1 as the vesicle diffusion coeficient (D) in nice agreement with reported D for similar vesicles. In contrast, adding 50 mM salt, resulted in a very fast adsorption kinetics determined by the hydrophobic atraction between salt-induced defects on lhe bilayer and the film surface. Ex situ measurements of DODAB, DHP e PC adsorption were difficult because wetting/drying cycles of the polimeric fiIms increased its mean thickness. From 0.1 up to 1.0 mM DODAB, the adsorbed film in air was more hydrophobic (advancing contact angle, &#920;A = 84 &#177; 3°) than the bare PSS film (&#920;A = 71 &#177; 4°). No effect of DHP film on the wettability of PSA film could be observed, just a increase of rougness revealed by the change of &#916;&#920; from2° to 11°( table 3). Pure PSA films are hydrophobic, as revealed by the mean advancing angle &#920;A = 86 &#177; 5°. After interaction with PC, the surfaces turn less hydrophobic with a mean &#920;A = 75 &#177; 3°. Air-water surface tension for a DODAB dispersion in pure water rapidly decreased upon salt addition (7-50 mM NaCI), suggesting salt-induced vesicle fusion wilh the air--water interface occurred, in nice agreement with saIt-induced vesicle fusion at the hydrophobic polymer-water surface.The investigation of the interaction between DODA salts and polymeric particles from diameter and zeta- potential measurements, allowed us to detect bilayer deposition optimized by salt adition in low concentration(0.05-5.0 mM NaCl).