Formação, estabilidade coloidal e atividade in vitro contra Candida albicans dos arranjos supramoleculares compostos por drogas, lípides catiônicos e/ ou polieletrólitos foram sistematicamente avaliados através de espalhamento de luz dinâmico para tamanho de partículas, análise de potencial-zeta, espectrofotometria UV-visível, efeitos de droga sobre a transição de fase gel para líquido-cristalina da bicamada catiônica e quantificação de incorporação de droga nos diferentes sistemas. Arranjos supramoleculares de drogas antifúngicas como miconazol ou anfotericina B foram obtidos por solubilização das drogas em fragmentos de bicamada catiônica de brometo de dioctadecildimetilamônio ou como partículas de droga recobertas com uma camada do mesmo lípide catiônico. Como modelo de droga anticancerígena, a cisplatina foi incorporada com sucesso em polieletrólitos de carga oposta: quitosana e carboximetilcelulose. Cisplatina induziu substancial estabilização coloidal e redução de tamanho de partículas de carboximetilcelulose-quitosana, possivelmente atuando como agente de ligação cruzada entre os dois polieletrólitos. Assim também, arranjos supramoleculares de anfotericina B em baixa e em alta proporção molar droga: lípide catiônico foram revestidos com polieletrólitos como carboximetilcelulose, cloreto de poli(dimetildialilamônio) e polilisina formando nanopartículas catiônicas. Nanopartículas catiônicas de anfotericina B apresentaram estabilidade coloidal e atividade fungicida ótima. Quanto aos arranjos do miconazol com os fragmentos de bicamada catiônica, observou-se o mesmo com a vantagem de se obter ação sinérgica entre o lípide catiônico e a droga. Dois sítios de interação com fragmentos de bicamada catiônica foram identificados para o miconazol: (1) as bordas hidrofóbicas disponíveis à temperatura ambiente; (2) os sítios no seio da bicamada ocupados com o aumento de temperatura. A potente ação antimicrobiana do lípide catiônico brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB) per se, motivou um estudo sistemático da ação antimicrobiana comparada de DODAB e brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB) contra Candida albicans. A adsorção destes compostos e seus agregados sobre a célula diminuiu seguindo a ordem: CTAB > fragmentos de bicamada de DODAB > vesículas grandes de DODAB. A ausência de vazamento de compostos fosforilados intracelulares de baixo peso molecular, DNA ou proteína em presença dos catiônicos evidenciou mecanismo de ação antimicrobiana independente de lise celular. A adsorção dos compostos catiônicos sobre células de Candida albicans mudou o sinal de potencial da superfície celular de negativo para positivo, exibindo uma relação clara entre a carga positiva sobre a célula e morte celular. / The formation, colloid stability and activity in vitro against Candida albicans of several supramolecular assemblies composed of drug, cationic lipid and/or polyelectrolytes were systematically evaluated by means of dynamic light scattering for particle sizing, zeta- potential analysis, UV-visible spectroscopy, effect of drug on gel-to-liquid-crystalline phase transition of the cationic bilayer and determination of drug loading. Supramolecular assemblies of antifungal drugs such as miconazole and amphotericin B were obtained by solubilization of the drugs in cationic bilayer fragments composed of dioctadecyldimethylammonium bromide or coverage of drug particles with a layer of the quoted cationic lipid. As a model of anticancer drug, cisplatin was sandwiched between two oppositely charged polyelectrolytes: chitosan and carboxymethylcellulose. Cisplatin induced reduction in particle size acting as a cross-linker between polyelectrolytes. For amphotericin B, at low and high molar proportion drug to cationic lipid, similar supramolecular assemblies were coated by polyelectrolytes such as carboxymethylcellulose, poly(diallyldimethylammonium) and polylysine yielding cationic nanoparticles that presented optimal colloid stability and fungicidal activity. Miconazole became attached at the hydrophobic edges of bilayer fragments at room temperature and/or, upon an increase in temperature, inserted in the bilayer core. Curiously, this last formulation in the cationic lipid yielded a synergistic action against Candida albicans. Dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) is an excellent antimicrobial agents per se. Its mechanism of antimicrobial action was compared to the one for hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB). Adsorption of these compounds on the cells decreased going from CTAB to DODAB bilayer fragments and to large vesicles. Absence of leakage of small phosphorylated compounds, proteins or DNA from fungus indicated a mechanism of action different from cell lysis. Adsorption of the cationic compounds changed the sign of the cell zeta-potential from negative to positive. There was a clear relationship between positive charge on fungus and death.

Lipossomos são vesículas microscópicas compostas de uma ou mais membranas lipídicas envolvendo um compartimento aquoso, e podem ser constituídos de moléculas naturais ou sintéticas, como o brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB), um composto de amônia quaternário. Este trabalho mostra: 1) susceptibilidade de quatro espécies bacterianas à ação bactericida de DODAB; 2) verificação da ação antifúngica de DODAB; 3) solubilização de duas drogas antifúngicas (anfotericina B e miconazol) nos lipossomos de DODAB; 4) verificação da eficiência das drogas incorporadas aos lipossomos, como agentes antifúngicos. A susceptibilidade das espécies ao DODAB foi avaliada através de curvas de viabilidade celular para 2,5 x 107 UFC/mL. A bactéria mais resistente foi Escherichia coli, seguida de S. Typhimurium, P. aeruginosa, e S. aureus. Foi demonstrada uma correlação entre a troca de carga de superfície das bactérias e a morte celular. A ação antifúngica do DODAB foi avaliada para Candida albicans através de curvas de viabilidade celular. DODAB é fungistático (1 mM), e bactericida (10-50 µM). Formulações lipossomais de DODAB com anfotericina B ou miconazol mostraram ação fungicida equivalente àquela das drogas sozinhas, em seus melhores solventes. A fase lipossomal de DODAB compete com a membrana da célula fúngica pela anfotericina B, conforme verificado pelo efeito de concentração de DODAB. A 1 mM de DODAB, a fase lipossomal ganha a competição na solubilização da droga para as membranas das células fúngicas e a droga não é entregue para as células. Contudo, a 0,1 mM de DODAB, as membranas ganham a competição e a droga é entregue. / Liposomes are microscopic vesicles composed by one or more lipid membranes surrounding an aqueous compartment. Some synthetic amphiphilic molecules, such as dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB), a quaternary ammonium compound also assemble as vesicles. This work is divided in four parts: 1) susceptibility of four bacterial species to the bactericidal DODAB action; 2) characterization of DODAB\'s antifungal action; 3) solubilization of two hydrophobic antifungal drugs (amphotericin B and miconazole) in DODAB liposomes; 4) determination of efficiency for the liposomal drugs. The susceptibility of four species of bacteria was determined from cell viability in the presence of DODAB at 2.5 x 107 CFU/mL. The less susceptible specie is Escherichia coli, followed by S. Typhimurium, P. aeruginosa and S. aureus. There is a relationship between cell surface charge and viability. Negatively charged cells remain alive whereas positively charged cells die. The antifungal action of DODAB towards Candida albicans was evaluated from the determination of cell viability as a function of DODAB concentration. DODAB is fungistatic at 1 mM concentration, and bactericidal at tenths of micromolar (10-50 µM). Liposomal amphotericin B or miconazole present fungicidal action similar to that of the drugs when solubilized in their best solvents. DODAB at 1 mM competes with the fungal cell membrane for amphotericin B solubilization. At 1 mM of DODAB, the liposomal phase wins the competition for drug solubilization and the drug is not delivered to the cell. However, at 0.1 mM of DODAB, the cell membrane wins and the drug is delivered.

Formação, estabilidade coloidal e atividade in vitro contra Candida albicans dos arranjos supramoleculares compostos por drogas, lípides catiônicos e/ ou polieletrólitos foram sistematicamente avaliados através de espalhamento de luz dinâmico para tamanho de partículas, análise de potencial-zeta, espectrofotometria UV-visível, efeitos de droga sobre a transição de fase gel para líquido-cristalina da bicamada catiônica e quantificação de incorporação de droga nos diferentes sistemas. Arranjos supramoleculares de drogas antifúngicas como miconazol ou anfotericina B foram obtidos por solubilização das drogas em fragmentos de bicamada catiônica de brometo de dioctadecildimetilamônio ou como partículas de droga recobertas com uma camada do mesmo lípide catiônico. Como modelo de droga anticancerígena, a cisplatina foi incorporada com sucesso em polieletrólitos de carga oposta: quitosana e carboximetilcelulose. Cisplatina induziu substancial estabilização coloidal e redução de tamanho de partículas de carboximetilcelulose-quitosana, possivelmente atuando como agente de ligação cruzada entre os dois polieletrólitos. Assim também, arranjos supramoleculares de anfotericina B em baixa e em alta proporção molar droga: lípide catiônico foram revestidos com polieletrólitos como carboximetilcelulose, cloreto de poli(dimetildialilamônio) e polilisina formando nanopartículas catiônicas. Nanopartículas catiônicas de anfotericina B apresentaram estabilidade coloidal e atividade fungicida ótima. Quanto aos arranjos do miconazol com os fragmentos de bicamada catiônica, observou-se o mesmo com a vantagem de se obter ação sinérgica entre o lípide catiônico e a droga. Dois sítios de interação com fragmentos de bicamada catiônica foram identificados para o miconazol: (1) as bordas hidrofóbicas disponíveis à temperatura ambiente; (2) os sítios no seio da bicamada ocupados com o aumento de temperatura. A potente ação antimicrobiana do lípide catiônico brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB) per se, motivou um estudo sistemático da ação antimicrobiana comparada de DODAB e brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB) contra Candida albicans. A adsorção destes compostos e seus agregados sobre a célula diminuiu seguindo a ordem: CTAB > fragmentos de bicamada de DODAB > vesículas grandes de DODAB. A ausência de vazamento de compostos fosforilados intracelulares de baixo peso molecular, DNA ou proteína em presença dos catiônicos evidenciou mecanismo de ação antimicrobiana independente de lise celular. A adsorção dos compostos catiônicos sobre células de Candida albicans mudou o sinal de potencial da superfície celular de negativo para positivo, exibindo uma relação clara entre a carga positiva sobre a célula e morte celular. / The formation, colloid stability and activity in vitro against Candida albicans of several supramolecular assemblies composed of drug, cationic lipid and/or polyelectrolytes were systematically evaluated by means of dynamic light scattering for particle sizing, zeta- potential analysis, UV-visible spectroscopy, effect of drug on gel-to-liquid-crystalline phase transition of the cationic bilayer and determination of drug loading. Supramolecular assemblies of antifungal drugs such as miconazole and amphotericin B were obtained by solubilization of the drugs in cationic bilayer fragments composed of dioctadecyldimethylammonium bromide or coverage of drug particles with a layer of the quoted cationic lipid. As a model of anticancer drug, cisplatin was sandwiched between two oppositely charged polyelectrolytes: chitosan and carboxymethylcellulose. Cisplatin induced reduction in particle size acting as a cross-linker between polyelectrolytes. For amphotericin B, at low and high molar proportion drug to cationic lipid, similar supramolecular assemblies were coated by polyelectrolytes such as carboxymethylcellulose, poly(diallyldimethylammonium) and polylysine yielding cationic nanoparticles that presented optimal colloid stability and fungicidal activity. Miconazole became attached at the hydrophobic edges of bilayer fragments at room temperature and/or, upon an increase in temperature, inserted in the bilayer core. Curiously, this last formulation in the cationic lipid yielded a synergistic action against Candida albicans. Dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) is an excellent antimicrobial agents per se. Its mechanism of antimicrobial action was compared to the one for hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB). Adsorption of these compounds on the cells decreased going from CTAB to DODAB bilayer fragments and to large vesicles. Absence of leakage of small phosphorylated compounds, proteins or DNA from fungus indicated a mechanism of action different from cell lysis. Adsorption of the cationic compounds changed the sign of the cell zeta-potential from negative to positive. There was a clear relationship between positive charge on fungus and death.

A interação entre fragmentos de bicamada (BF) de brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB) e um mononucleotídeo-modelo (deoxiadenosina monofosfato, dAMP) ou um oligodeoxinucleotídeo-modelo (5\'- AAAAAAAAAA-3\', poli(dA)) ou um oligodeoxinucleotídeo terapêutico (5\'- TTGACGTTCG -3\', CpG) foi investigada por turbidimetria, espalhamento de luz dinâmico, espectroscopia de dicroísmo circular e de fluorescência e calorimetria diferencial de varredura (DSC). Respostas imunológicas foram caracterizadas com ensaio de hipersensibilidade tardia por inchamento de coxim patelar de camundongo, dosagem de anticorpos IgG1 e IgG2a e de citocinas secretadas por células de linfonodo em cultura. Poli(dA), em contraste com dAMP, induziu fusão máxima de DODAB BF a partir da neutralização de cargas, quando houve obtenção de um tamanho máximo e um potencial-zeta igual a zero para os arranjos. Para [poli(dA)] maiores do que aquela correspondente à neutralização de cargas, houve recuperação da estabilidade coloidal com reversão do potencial-zeta e com obtenção de tamanhos que foram aproximadamente o dobro daqueles determinados inicialmente para DODAB BF. A proporção molar de neutralização poli(dA): DODAB foi 1:10 para DODAB BF e 1:20 para vesículas grandes (LV) de DODAB, de acordo com as estruturas de bicamada aberta e fechada dessas duas dispersões de bicamada de DODAB. A fusão de DODAB BF induzida por poli(dA) foi extensiva aumentando o grau de empacotamento das bicamadas formadas conforme inferido a partir dos termogramas de DSC. Em condições de equivalencia de cargas, nucleotídeo não causou fusão de DODAB BF, mostrando a importância do caráter de polieletrólito do poli(dA) para induzir fusão. O sal divalente Na2HPO4 causou fusão e aumentou o empacotamento da bicamada graças à blindagem eficiente de cargas. Reestabilização coloidal como aquela induzida por poli(dA) não ocorreu em presença de Na2HPO4, NaCl ou nucleotídeo. Para complexos DODAB BF/CpG em presença de ovalbumina (OVA) como antígenomodelo, a neutralização de cargas de DODAB BF/OVA por CpG reduziu a estabilidade coloidal, enquanto que supercompensação de cargas levou à reestabilização por repulsão eletrostática, como observado para a interação DODAB BF/poli(dA). Diferenças no tamanho e nas proporções de neutralização por CpG indicaram que os fragmentos são capazes de carregar mais moléculas de OVA do que de BSA. Na região de supercompensação de cargas com potenciais-zeta negativos, arranjos Al(OH)3/ OVA/ CpG são coloidalmente bem mais instáveis que DODAB BF/ OVA ou DODAB BF / OVA/ CpG. O complexo negativamente carregado DODAB (0,1 mM) / OVA (0,1mg/mL)/ CpG (0,020 mM) potencializou a resposta Th1 obtida com DODAB (0,1 mM)/ OVA (0,1 mg/mL). Houve um aumento de 25 % no inchamento do coxim patelar, de 36 % na produção de IFN-γ, de 60 % de IL-12 e produção sustentada de IgG2a ao longo de 35 dias pós-imunização, todos indícios fortes de potencialização da resposta Th1 por CpG. Arranjos negativamente carregados de oligonucleotídeos em fragmentos de bicamada de DODAB possuem excelente potencial para terapias baseadas em oligonucleotídeos e para produção de vacinas para diferentes antígenos de interesse. / The interaction between bilayer fragments (BF) of dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) and a model nucleotide (deoxyadenosine monophosphate, dAMP) or a model oligodeoxynucleotide (5\'- AAAAAAAAAA-3\', poly(dA)) or a therapeutic oligodeoxynucleotide (5\'- TTGACGTTCG -3\', CpG) was investigated by means of turbidimetry, dynamic light scattering, circular dichroism and fluorescence spectroscopies and differential scanning calorimetry. Immune responses were characterized using footpad swelling delayed type hipersensitivity assay and antibody and cytokine measurements. In contrast to dAMP, poly(dA) induced maximal DODAB BF fusion from charge neutralization, where assemblies presented maximal size and zero zeta-potential. Above charge neutralization colloid stability was recovered with negative zeta-potentials and sizes that were about the double of those initially determined for DODAB BF. The poly(dA):DODAB molar ratio for neutralization was 1:10 for DODAB BF and 1:20 for DODAB LV, in agreement with the open and closed bilayer structures of these two DODAB bilayer dispersions. The poly(dA)-induced DODAB BF fusion was extensive and increased the packing of the formed bilayers, as inferred from DSC thermograms. In conditions of charge equivalence, nucleotide did not cause DODAB BF fusion, highlighting the importance of poly(dA)\'s polyelectrolyte character to induce fusion. Divalent Na2HPO4 salt caused fusion and increased bilayer packing due to efficient BF charge shielding. Colloid restabilization as induced by poly(dA) was not observed in presence of Na2HPO4, NaCl and nucleotide. For DODAB BF/CpG complexes in presence of the ovalbumin (OVA) model antigen, the charge neutralization of DODAB BF/OVA by CpG reduced colloid stability, while charge overcompensation led to restabilization due to electrostatic repulsion, as observed for DODAB BF/poly(dA) interaction. Differences in size and neutralization proportions by CpG indicate that BF are able to load more OVA than BSA molecules. In the charge overcompensation region with negative zeta-potentials, Al(OH)3/OVA/CpG assemblies are colloidally less stable than DODAB BF/OVA or DODAB BF/OVA/CpG. The negatively charged DODAB (0.1mM)/OVA (0.1mg/ml)/CpG (0.020mM) assembly enhanced the Th1 response obtained with DODAB (0.1mM)/OVA (0.1mg/ml). There was a 25% increase in footpad sweeling, a 36% and 60% increase in the production of IFN-γ and IL-12 and sustained IgG2a production for the 35-day period after immunization, all indicative of strong Th1 response enhancement by CpG. Negatively charged assemblies of oligonucleotides in DODAB bilayer fragments have excellent potential in oligonucleotidebased therapies and in vaccine production for different antigens of interest.