Made available in DSpace on 2018-06-27T18:56:02Z (GMT). No. of bitstreams: 3 Jacieli Evangelho de Figueiredo.pdf: 2905042 bytes, checksum: 577b7716deef90f233a689cb2e861976 (MD5) Jacieli Evangelho de Figueiredo.pdf.txt: 123610 bytes, checksum: 2d86310cb91039f2eb8ce3e716d0a1c7 (MD5) Jacieli Evangelho de Figueiredo.pdf.jpg: 3372 bytes, checksum: 5504b695397c5fd50208bde8ed91789f (MD5) Previous issue date: 2010-08-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Cyclodextrins, macrocyclic polymers, built up of units of D-()-α-glucopyranose (1-4). Have toroidal shape of truncated cone with a hydrophobic cavity in the form of donut in which various types of drugs may be included to form inclusion complexes. The cyclodextrin are three different types of structures that occur by enzymatic modification of six, seven or eight glucose units, called, respectively, α, β and γ-cyclodextrin. Recent studies show the possibility of using these substances in various biomedical applications as vehicles for delivering drugs and biological agents, and its goal of targeting drugs to carry the desired amount for the target and releasing it at a controlled rate. Additionally, by including the compounds can be protected against oxidation, degradation by light, heat losses and volatility, in addition, can prevent unpleasant tastes or odors. Considering possible biological applications of these compounds, this study aims to evaluate, through computer simulations based on first-principles Density Functional Theory (DFT), the interaction of α and β - cyclodextrin with drugs: aspirin, nimesulide and vitamin E. We will show that the α and β - cyclodextrins can include these compounds maintain their structures unchanged, with binding energies between -1.17 and -0.06 eV. Analyzing the structural and electronic properties, we can see what settings are most conducive to the carrying of drugs and thereby further demonstrated the potential of cyclodextrins for pharmaceutical and related applications. / As ciclodextrinas são polímeros macrocíclicos construídas por unidades de D-(+)-glucopiranose α-(1-4). Têm forma toroidal de cone truncado, com uma cavidade hidrofóbica na forma de donut, no qual vários tipos de fármacos podem ser incluídos, formando complexos de inclusão. A ciclodextrina apresenta três diferentes tipos de estruturas que ocorrem por modificação enzimática de seis, sete ou oito unidades de glicose, denominadas, respectivamente, α, β e γ-ciclodextrina. Estudos recentes demonstram a possibilidade de utilizar essas substâncias em diversas aplicações biomédicas, como veículos para entrega de fármacos e agentes biológicos, tendo como propósito o direcionamento da droga para transportar a quantidade desejada para o alvo e disponibilizá-la a uma taxa controlada. Adicionalmente, através da inclusão, os compostos podem ficar protegidos contra oxidação, degradação pela luz, calor, perdas por volatilidade e, além disso, podem previnir gostos ou odores desagradáveis. Considerando possíveis aplicações biológicas desses compostos, esse trabalho tem o objetivo de avaliar, através de simulações computacionais de primeiros princípios, baseadas na Teoria do Funcional da Densidade (DFT), a interação de α e β - ciclodextrinas com os fármacos: ácido acetilsalicílico, nimesulida e vitamina E. Mostraremos que a α e β - ciclodextrinas podem incluir estes compostos mantendo suas estruturas inalteradas, com energias de ligação entre -1,17 e -0,06 eV. Analisando as propriedades estruturais e eletrônicas, se pode observar quais configurações são mais propícias para o carreamento de fármacos e, através disso, demonstramos o potencial das ciclodextrinas para aplicações farmacêuticas e relacionadas.

Miltefosine (hexadecylphosphocholine, HePC), a synthetic antitumor designed from natural phospholipids, is clinically approved for cutaneous metastases of breast cancer and cutaneous lymphoma. This drug acts mainly at cellular membrane level, where it accumulates and interferes with lipid metabolism and lipid-dependent signaling pathways leading the cells to apoptosis. However, HePC systemic and peroral administration induces hemolysis and mucosal toxicity, respectively. To overcome these limitations, we investigated the protective properties of colloidal polymeric micelles (PM) composed by Pluronics, triblock copolymers of poly(ethylene oxide) and poly(propylene oxide). We found that both Pluronic composition and concentration modulate the hemolytic profile of incorporated drug (HePC-PM) by increasing the drug amount to cause in vitro hemolysis. Moreover, small-angle X-ray scattering (SAXS) was used to assess structural information of interactions between HePC and PM. Additionally, we showed that HePC-PM prevented mucosal irritation, decreasing bleeding and lysis of blood vessels in a chicken chorioallantoic membrane model. Interestingly, HePC-PM increased the in vitro selective cytotoxicity against cervix tumor cells rather healthy fibroblasts, suggesting a differential uptake of these nanostructures by tumor cells. Furthermore, we also found that HePC induces cytotoxicity and decrease cell survival, migration and proliferation in osteosarcoma cells in vitro. We showed that cytotoxicity by HePC is associated with caspase-3 activation, DNA fragmentation, apoptotic-like bodys formation and inhibition of both constitutive and cytokine-stimulated Akt/PKB phosphorylation. HePC-PM clearly reduces the drug cytotoxic effects. Finally, we demonstrated that Pluronic F127 polymeric micelles are efficient for cargo delivering the encapsulated drug preferentially into tumor cells rather than healthy cells. These findings together suggest that Pluronic F127 PM reduce drug side effects and provide a potential alternative for systemic delivery of HePC, as well as other amphiphilic drugs. / Miltefosina (hexadecilfosfocolina, HePC), um fármaco antitumoral sintético desenvolvido a partir de fosfolipídios naturais, é clinicamente aprovada para o tratamento tópico de metástases de câncer de mama e linfomas cutâneos. Atua principalmente nas membranas celulares, onde se acumula e interfere no metabolismo lipídico e nas vias de sinalização dependentes de lipídios levando as células à apoptose. No entanto, quando administrada sistemicamente ou oralmente a HePC induz hemólise e toxicidade de mucosas, respectivamente. Para superar estas reações adversas investigamos os efeitos protetores conferidos por micelas poliméricas coloidais (PM) compostas por Pluronics, copolímeros tribloco de poli(óxido de etileno) e poli(óxido de propileno). Inicialmente, encontramos que a composição e concentração do Pluronic modulam o perfil hemolítico do fármaco encapsulado (HePC-PM), aumentando a quantidade necessária de HePC para causar hemólise in vitro. Além disso, utilizamos o espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS) para obter informações estruturais das interações entre HePC e PM. Em seguida, mostramos que HePC-PM preveniu a irritação da mucosa, diminuindo a hemorragia e a vasoconstricção em membrana corioalantóica de ovos embrionados. Estudos in vitro demonstraram que a HePC-PM aumentou seletivamente a citotoxicidade contra células de carcinoma HeLa em relação a fibroblastos saudáveis, sugerindo captação diferencial dessas nanoestruturas pelas células tumorais. Além disso, relatamos que, in vitro, a HePC induz citotoxicidade, diminui a sobrevivência, migração e proliferação osteossarcomas. Esta citotoxicidade está associada à ativação da caspase-3, fragmentação do DNA, formação de corpos apoptóticos e inibição da fosforilação de Akt/PKB. Adicionalmente, HePC-PM reduz os efeitos citotóxicos nestas linhagens. Finalmente, demonstramos que as micelas poliméricas de Pluronic F127 são eficientes para a entrega intracelular fármacos preferencialmente em células tumorais, e em menor grau em células saudáveis. Em conjunto, os dados sugerem que este sistema nanoestruturado reduz a toxicidade da HePC e representa uma alternativa potencial para a administração sistêmica deste e de outros fármacos anfifílicos.

Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-16T20:05:43Z No. of bitstreams: 2 Dissertação_LauraFernandaOsmariVendrame.pdf: 3061643 bytes, checksum: d06cb3bc35f9d2bedf0c39b9c8e35276 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-16T20:05:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação_LauraFernandaOsmariVendrame.pdf: 3061643 bytes, checksum: d06cb3bc35f9d2bedf0c39b9c8e35276 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2015-03-31 / The use of C60 fullerenes, functionalized or in pristine form, as chemical and biological sensors has become a large field of study and application High stability and low chemical reactivity of these nanostructures provide some difficulties in studying the chemical and physical properties. These difficulties can be overcome through the functionalization process. The purpose of this work is to evaluate through abs initio calculations the structural and electronic properties of the temozolamide molecule interacting with functionalized fullerenes. This drug is very important for the treatment of brain tumors. This study is based on the density functional theory, using the SIESTA computational code. First of all, it was evaluated the isolated functionalized fullerenes behavior, as well as the temozolamide molecule. Subsequently, it was studied the interaction of functionalized fullerenes with temozolamide in order to understand the energetic and structural properties of these structures to support the use of these nanomaterials in future biomedical applications. From the results it is possible to observe the depending on the studied configuration, the binding energy values are not the same. It was found a weak interaction for all functionalized C60 interacting with temozolamide through physical adsorption, with values between 0.43 eV and 1.02 eV for all stable configurations. An interaction through physical adsorption was also observed for themozolamide with pristine fullerenes, with energy value of 0.23 eV. Despite some high energy values, the distance in the interaction between the nearest atoms of the nanostructure and temozolomide does not represent chemical bonds. The interaction of the temozolamide drug with fullerenes is important for the future development of central nervous system nanodrugs improving the performance and slowing the elimination of the drug by the body. / O uso de fulerenos C60, funcionalizados ou na forma pura, como carreadores de fármacos tem se tornado um grande campo de estudo e aplicação. A alta estabilidade e baixa reatividade química destas nanoestruturas trazem algumas dificuldades de manipulação no estudo de suas propriedades químicas e físicas. Estas dificuldades podem ser superadas através do processo de funcionalização. O objetivo deste trabalho é avaliar, por meio de cálculos ab initio as propriedades estruturais e eletrônicas da molécula de temozolamida interagindo com fulerenos puros e funcionalizados. A temozolamida é um medicamento muito importante no tratamento de tumores cerebrais. Este estudo é baseado na teoria do funcional da densidade, utilizando o código computacional SIESTA. Primeiramente, estudamos os fulerenos funcionalizados isolados, bem como a molécula de temozolamida. Posteriormente, estudamos a interação do fulereno puro e funcionalizado, com a temozolamida a fim de compreender suas propriedades energéticas e estruturais. A partir dos resultados é possível observar que, dependendo da configuração estudada, os valores de energia de ligação não são os mesmos. Obtivemos uma interação fraca para todos os C60 funcionalizados interagindo com a temozolamida via adsorção física, com valores entre 0,43 eV e 1,02 eV para as configurações mais estáveis. Uma interação via adsorção física tambem foi observada para a interação da temozolamida com fulerenos puros, com energia de 0,23 eV Apesar de alguns valores altos de energia, a distância na interação entre os átomos mais próximos entre a nanoestrutura e a temozolamida e a baixa transferência de carga, não representam características de ligações covalentes. A interação da temozolamida com fulerenos, através da funcionalização, neste estudo, é importante para contribuir com o futuro desenvolvimento de nanomedicamentos do sistema nervoso central melhorando o desempenho e reatardando a eliminação do medicamento pelo organismo.

Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-20T12:55:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_MarianaZancanTonel.pdf: 6177598 bytes, checksum: e830fe652c79ad380053f80cae3e2382 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-20T12:55:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_MarianaZancanTonel.pdf: 6177598 bytes, checksum: e830fe652c79ad380053f80cae3e2382 (MD5) Previous issue date: 2017-08-25 / Graphene is a nanomaterial that has several applications including drug delivery and pollutant remover. However, graphene is hydrophobic, which makes it difficult to apply in biological media, and one of the alternatives is through functionalization. At the same time, aromatic molecules are precursors of several essential compounds for life, and are also important in industry. However, some of them are pollutants that can severely affect people and the environment, so developing effective removal methods is extremely interesting. Some molecules of biological interest like dopamine and serotonin have an aromatic part, recent studies show the use of these molecules as mediators for specific and selective drug delivery. Therefore, the study of the interaction of these molecules as pure and modified graphene is of great importance in the biomedical area as well as for diagnostic and treatment studies. In this work, we perform a theoretical study through the density functional theory; initially we analyze the changes caused by the effect of the concentration of the functional groups -COOH, -COH, -OH, -O- or -NH2 on graphene. The results show that in all cases it is possible to modulate the electronic properties depending on the number and location of the groups. Subsequently, we analyzed the graphene pure and functionalized with a group -COOH, -COH, -OH, -O- or -NH2, with the molecules of biological interest as dopamine, serotonin and the pollutants: benzene, aniline, benzoic acid and phenol. The results show that all interactions occur under a physical adsorption regime, there are no changes in the original geometric structures of the molecules after adsorption, it may be of interest to create possible routes as mediators for the delivery of drugs and to assist in the treatment of various diseases or in a system of removal of pollutants based on pristine and modified graphene. Finally, we developed a method to parameterize the benzene-benzene and benzene-graphene force field through the data obtained from the ab initio calculations, the results obtained agree with studies described in the literature. Thus, this work presents the understanding through the simulation of the biomedical part for drug delivery systems, and removal of pollutants, in addition to the parameterization to be used in simulations of the biological environment which may aid in the development of future experimental studies. / O grafeno é um nanomaterial que possui diversas aplicações tecnológicas entre elas como carreador de fármacos e removedor de poluentes. No entanto, o grafeno é hidrofóbico, o que dificulta sua aplicação em meios biológicos, sendo que uma das alternativas para controlar este problema é através de funcionalizações. Paralelamente, moléculas aromáticas são precursoras de diversos compostos imprescindíveis para a vida, e também são importantes na indústria. No entanto, algumas delas são poluentes que podem afetar severamente as pessoas e o meio ambiente. Assim, o desenvolvimento de métodos efetivos para remoção desses é extremante importante. Algumas moléculas de interesse biológico como a dopamina e serotonina apresentam parte aromática. Estudos recentes têm mostrado a utilização dessas moléculas como mediadoras para entrega de fármacos específica e seletiva. Portanto, o estudo dessas moléculas visando este tipo de aplicação é de grande importância na área biomédica. Realizamos um estudo teórico através da Teoria do Funcional da Densidade. Inicialmente, analisamos as alterações causadas pelo efeito da concentração de grupos funcionais -COOH, -COH, -OH, -O- ou -NH2 no grafeno. Os resultados mostram que em todos os casos é possível modular as propriedades eletrônicas dependendo do número e do local dos grupos. Posteriormente, analisamos o grafeno puro e funcionalizado com um grupo –COOH, -COH, -OH, –O- ou -NH2, com as moléculas de interesse biológico dopamina, serotonina e os poluentes benzeno, anilina, ácido benzóico e fenol. Os resultados mostram que todas as interações ocorrem sob um regime de adsorção física, sem alterações nas estruturas geométricas originais das moléculas após adsorção. Esses resultados são de interesse para criar possíveis rotas como mediadores para a entrega de fármacos e auxiliar no tratamento de várias doenças ou ainda em um sistema de remoção de poluentes baseados no grafeno puro e modificado. E, por fim, desenvolvemos um novo método para parametrizar campo de força do benzeno-benzeno e benzeno-grafeno através dos dados obtidos dos cálculos ab initio. Os resultados obtidos concordam com estudos descritos na literatura. Dessa forma, este trabalho apresenta a compreensão através da simulação da parte biomédica para sistemas de drug delivery, e remoção de poluentes, além da parametrização para ser usado em simulações do meio biológico o que poderá auxiliar no desenvolvimento de estudos experimentais futuros.