Submitted by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2014-11-18T17:15:19Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao Jorge Luiz Vieira dos Anjos.pdf: 1923779 bytes, checksum: 68298e97b9af0abd00eec5540da11ee7 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2014-11-18T17:15:58Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertacao Jorge Luiz Vieira dos Anjos.pdf: 1923779 bytes, checksum: 68298e97b9af0abd00eec5540da11ee7 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-18T17:16:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao Jorge Luiz Vieira dos Anjos.pdf: 1923779 bytes, checksum: 68298e97b9af0abd00eec5540da11ee7 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2008-02-18 / The interaction of the skin penetration enhancers DL-menthol, -terpineol, 1,8-cineole and (+)-limonene with membranes of the uppermost skin layer, the stratum corneum (SC) and with multilamellar vesicles from 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphaticylcholine (DPPC)is investigated by electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy using spin-labeled analogs of androstanol ASL),stearic acid (5-DSA), methyl stearate (5-DMS) and a small spin label 2,2,6,6-tetramethylpiperedine-1-oxyl (TEMPO). The terpenes were added to SC samples using ethanol as a co-solvent (20% ethanol in the buffer), the effect of ethanol on the SC also was investigated. The spectra of spin labels ASL, 5-DSA and 5-DMS in the membranes of SC are characterized by the presence of two spectral components differing in mobility.Component 1 was attributed to the spin labels H-bonded to the headgroups, while component 2 was assigned to the spin labels H-bonded to water molecules or temporally non-hydrogen-bonded. EPR results showed that ethanol in the range 0-70% did not alter the fluidity in SC membranes or the relative fractions of these two components. Instead, ethanol only caused a selective extraction of spin labels, indicating that ethanol acts as extractor and not as fluidizer when facilitates molecular permeation in the skin. Addition of 1% DLmenthol to the solvent containing 20% ethanol increases both the mobility and the fraction of spin labels in the component 2 (more mobile spectral component). Similarly, with the addition of 1,8-cineole, the spin probes were gradually transferred from the motionally more restricted component 1 to the more mobile component 2. The spectrum of the spin label TEMPO in the membranes of SC allows for the determination of the actual partition coefficient and rotational diffusion rates of the spin probe in the aqueous and hydrocarbon environments. The enthalpy changes,H°,to transfer the spin probe from the aqueous to the hydrocarbon phase, as well as the activation energies associated to its rotational motion, were considerably smaller for SC when compared to DPPC, indicating less pronounced thermal reorganizations for SC samples. For DPPC,all terpenes increased both the partition coefficient and the rotational diffusion rate of the spin label in the membrane, except in the liquid-crystalline phase. These results suggest that the terpenes,effectively acting as spacers in the membrane,fluidize the lipids and cause ruptures in the hydrogen-bonded network of the membrane-water interface, with consequent displacements of spin probes towards the hydrophobic core. The EPR spectra of maleimide derivative spin label (6-MSL)covalently attached to stratum corneum proteins indicate that 1,8-cineole does not alter the dynamics of protein backbones.Instead, this terpene only increases the solvent s ability to dissolve and mobilize the nitroxide side chain, which is in agreement with its low irritation response. / A interação dos aumentadores de permeação da pele DL-mentol, -terpineol, 1,8-cineole e (+)-limoneno com as membranas da camada mais externa da pele, o estrato córneo (EC) e com vesículas multilamelares de 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphaticylcholine (DPPC) foi investigado por espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica (RPE) utilizando marcadores de spin análogos do androstanol (ASL), acido esteárico (5-DSA) e estearato de metila (5-DMS), além de um pequeno marcador anfifílico, o 2,2,6,6-tetramethylpiperedine-1-oxyl (TEMPO), que se particiona entre as fases aquosa e hidrocarbônica. Como os terpenos foram adicionados ao EC usando soluções do etanol a 20% no tampão, foram também investigados os efeitos do etanol sobre as membranas do EC. Os espectros dos marcadores de spin ASL, 5-DSA e 5-DMS nas membranas de EC são caracterizados pela presença de duas componentes espectrais diferindo em mobilidade. A componente 1 foi atribuída aos marcadores de spin que formam ligações de hidrogênio com os grupos polares da membrana, enquanto que a componente 2 foi atribuída aos marcadores de spin que formam ligações de hidrogênio com as moléculas de água ou que, temporariamente, não estão formando ligações de hidrogênio. Os resultados de RPE mostraram que o etanol em concentrações variando de 0-70% não causa alteração de fluidez nem alteração das frações relativas das duas componentes espectrais. Ao invés disso, o etanol apenas causou uma seletiva extração dos marcadores lipídicos, indicando que os efeitos do etanol como facilitador advém de sua capacidade de extrair lipídios da membrana. Com a adição de 1% de L-mentol ao solvente contendo 20% de etanol houve um aumento tanto da mobilidade quanto da fração dos marcadores de spin da componente 2 (componente espectral mais móvel). Analogamente, com a adição de 1,8-cineole, os marcadores de spin foram gradualmente transferidos da componente 1, de mobilidade mais restrita, para a componente 2 mais móvel. O espectro do marcador de spin TEMPO nas membranas de EC permite determinar o coeficiente de partição e a taxa de difusão rotacional do marcador de spin nos ambientes aquoso e hidrofóbico. As mudanças de entalpia, H°, para transferir o marcador de spin da fase aquosa para fase hidrocarbônica, bem como as energias de ativação associadas com o movimento rotacional, foram consideravelmente menores para o EC em relação às amostras de DPPC, indicando reorganizações térmicas menos pronunciadas para as membranas do EC. Para DPPC, todos os terpenos aumentaram tanto o coeficiente de partição quanto a taxa de difusão rotacional dos marcadores de spin na membrana, exceto na fase líquido-cristalina. Estes resultados sugerem que os terpenos agem efetivamente como espaçadores dos lipídios da membrana reduzindo seu empacotamento e aumentando sua fluidez, desse modo causando rupturas da rede de ligações de hidrogênio na interface membrana-água e assim gerando deslocamentos dos marcadores de spin para o core hidrofóbico. O espectro de RPE do marcador de spin derivado do maleimido (6-MSL) covalentemente ligado às proteínas do EC indicou que o 1,8-cineole não altera a dinâmica do esqueleto protéico. Ao invés disso, este terpeno apenas aumenta a habilidade do solvente em dissolver e mobilizar a cadeia lateral do nitróxido, o que está em acordo com seu baixo potencial de irritação.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-09-27T15:30:53Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Halanna Cristina Barbosa Silva - 2016.pdf: 1692105 bytes, checksum: 1a6dba862cc9e4e590269d62f3d72bca (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-09-27T15:31:19Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Halanna Cristina Barbosa Silva - 2016.pdf: 1692105 bytes, checksum: 1a6dba862cc9e4e590269d62f3d72bca (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-27T15:31:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Halanna Cristina Barbosa Silva - 2016.pdf: 1692105 bytes, checksum: 1a6dba862cc9e4e590269d62f3d72bca (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-03-29 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / Bexarotene is an agonist to retinoid X receptors (RXR) clinically used in cutaneous T cell lymphoma (CTCL). The oral bexaroteno therapy results in disagreeable side effects related to lipid metabolism, such that topical administration presents as an alternative to bexaroteno use increasing the drug concentration at the target site. Nanostructured systems, such as the deformable liposomes can be an interesting alternative to facilitate or promote increased cutaneous permeation of bexarotene. So, the aim of this study was the development and characterization of deformable bexarotene liposomes. Three surfactants were evaluated for composition of deformable liposomes (Span 80, Tween 80 and Span 85) in different concentrations (5, 10 and 15%). Liposomes were evaluated for average diameter, PdI and elasticity. And then a full factorial design with 3² triplicate central point was applied to analyze the influence of variables ethanol concentration and surfactant in the elasticity of the vesicles. A global solution was proposed by analyzing the Statistica 7.0 software applying the desirability tool and the deformable liposomes encapsulating bexarotene were prepared from the obtained response. Deformable liposomes were prepared by lipid film hydration and extrusion polycarbonate membrane (200 and 100 nm). The desirability function provided a global solution with 5.25% (v / v) ethanol and 5% (w / v) Span 80. Deformable liposomes had encapsulation efficiency of 99.67±3.4%, diameter average of 93.69±1.95 nm and PDI 0.092±0.02. Lyophilized liposomes showed higher elasticity parameters than non-lyophilized formulations, with elasticity up to 215.5±5.5 (mg.s-1.cm-2) for formulations with sucrose and 22.13±1.04 (mg. s-1.cm-2) for conventional liposomes. EPR studies demonstrated that lyophilized formulations presented higher molecular dynamics of lipids regarding the non lyophilized in all formulations, while the formulations without BXT was most dynamic in formulations in which sucrose was used as cryoprotectant, in formulations with BXT occurs the oposite. In vitro skin permeation studies, BXT deformable liposomes had a penetration rate EC about 5 times greater than the conventional liposomes. Thus, the developed deformable liposomes present as bexarotene the potential permeation enhancer on the skin. / O bexaroteno é um agonista dos receptores retinoides X (RXR) clinicamente utilizado no tratamento de linfoma cutâneo de células T (LCCT). A terapia oral do bexaroteno resulta em efeitos colaterais desagradáveis relacionados ao metabolismo de lipídios, de forma que a via tópica se apresenta como alternativa para administração do bexaroteno, aumentando a concentração de fármaco no sítio alvo. O uso de sistemas nanoestruturados, como por exemplo, os lipossomas deformáveis, pode ser uma alternativa interessante para facilitar ou promover maior permeação cutânea do bexaroteno. Assim, o objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento e caracterização de lipossomas deformáveis de bexaroteno. Para selecionar os componentes da formulação foram avaliados três tensoativos (Span 80, Tween 80 e Span 85) em três concentrações diferentes (5, 10 e 15%). Os lipossomas foram avaliados quanto ao diâmetro médio, PdI e elasticidade. A seguir um planejamento fatorial completo 3² com triplicata do ponto central foi aplicado para analisar a influência das variáveis de concentração do etanol e do tensoativo na elasticidade das vesículas. Uma solução global foi proposta mediante análise pelo software Statistica 7.0 aplicando-se a ferramenta desejabilidade e, os lipossomas deformáveis encapsulando bexaroteno foram preparados a partir da resposta obtida. Lipossomas deformáveis foram preparados por hidratação do filme lipídico e extrusão em membrana de policarbonato (200 e 100 nm). A função desejabilidade ofereceu uma solução global com 5,25% (v/v) de etanol e 5% (p/v) de Span 80. Os lipossomas deformáveis obtidos apresentaram eficiência de encapsulação de 99,67±3,4 %, diâmetro médio de 93,69±1,95 nm e PdI 0,092±0,02. Os lipossomas liofilizados indicaram parâmetros de elasticidade superiores as formulações não liofilizadas, com elasticidade de até 215,5±5,5 (mg.s-1.cm-2) para formulações com sacarose e 22,13±1,04 (mg.s-1.cm-2) para lipossomas convencionais. Os estudos de RPE demonstraram que as formulações liofilizadas apresentaram maior dinâmica molecular dos lipídios em relação as não liofilizadas em todas as formulações, enquanto nas formulações sem BXT houve maior dinâmica nas formulações em que a sacarose foi utilizada como crioprotetor, nas formulações com BXT ocorre o contrário. Nos estudos de permeação cutânea in vitro, os lipossomas deformáveis de BXT tiveram uma taxa de penetração no EC cerca de 5 vezes superior aos lipossomas convencionais. Dessa forma, os lipossomas deformáveis desenvolvidos se apresentam como potencial promotor de permeação do bexaroteno na pele.

Este trabalho de mestrado descreve a avaliação do emprego de radicais sulfato (SO42-.), obtidos a partir do oxidante persulfato de potássio (K2S2O8) , na degradação de soluções aquosas de fenol. A deterioração dos recursos hídricos tem assumido um caráter preocupante uma vez que as demandas deste bem estão se tornando cada vez maiores. Dentre os compostos responsáveis pela degradação da qualidade dos sistemas aquáticos, destacam-se os compostos orgânicos poluentes como os organoclorados, organofosforados, carbamatos, triazinas, hidrocarbonetos aromáticos polinucleares, fenólicos, etc. Dentre esta série de compostos poluentes, atenção especial tem sido dada ao fenol devido as grandes quantidades em que são gerados e pela diversidade tipos de atividades produtivas que o empregam. Assim, este trabalho avaliou a aplicação de radical SO4 2- do fenol Estudos utilizando ressonância paramagnética eletrônica (EPR) mostraram que o radical SO42- é a principal espécie radicalar obtida a partir da fotólise e termólise do oxidante S2O8-2. A presença de radiação UV contribuiu beneficamente para a degradação do composto orgânicos. Altas temperaturas como 40 0C e 70 <SÙP>0C também levaram a uma maior taxa na degradação do fenol devido a uma maior produção de espécies radicalares oxidantes. Além dos processos fotoassistidos e térmicos, investigou-se também processos de geração dos radicais a partir da ativação do oxidante em diferentes pH (3,0, 5,0, 7,0 e 9,0) e tambem na presença de metais de transição (Co2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+ e Cu2+). A processo não foi afetada pelo pH. Com relação a presença dos metais de transição na solução obteve-se um ganho na eficiência do processo principalmente com o emprego do Fe2+, caracterizando a reação como uma reação do tipo Fenton. De uma maneira geral a utilização de SO4 2- na degradação de fenol mostrou-se bastante promissora para uma aplicação deste processo no tratamento de efluentes contendo estes compostos. / This work describes the evaluation of radicals sulphate (SO42-), obtained from the oxidant potassium persulphate (K2S2O8), in the degradation of phenol aqueous solutions. The deterioration of the aquatic resources has been assumed a preoccupying situation, since a time its demands has been increased constantly. Amongst many compounds in the degradation of aquatic systems quality, special attention has been dispensed to organic compounds such as organochlorinated, organophosphorated, aromatic carbamates, triazines, polynuclear hydrocarbons, phenolic, etc. This work evaluated the application of SO42- radicals in the degradation of phenol. Studies using electron paramagnetic resonance (EPR) showed that SO4-2 is the main radical species obtained by the S2O8-2 oxidant photolysis and thermolysis. The presence of UV radiation contributed to improve phenol degradation due to the increase in oxidant radicals production. Higher temperatures (40 0C and 70 0C) have also led to an increment in the phenol degradation rate. Beyond the photoassisted and thermal processes, it was also investigated processes of radicals\' generation from the activation of the oxidant in different pH (3.0, 5.0, 7.0 and 9.0) and also in the presence of transition metals (Co2+, Mn2+ , Fe2+ , Fe3+ and Cu2+ ). The efficiency of the process was not affected by the pH. On the other hand, the presence of transition metals in the solution led to considerably better degradation rates, specially applying Fe2+, which could be characterized as a Fenton-like reaction. In a general way, the use of SO42- in the phenol degradation showed promising results for its future application in the treatment of effluent containing these composites.

Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE) e Absorção Ótica Eletrônica foram utilizadas para estudar-se os complexos de Cobre (II) com tris-hidroximetil aminometano em solução. A análise dos parâmetros de RPE e óticos medidos na solução a diversos pHs foi feita tendo-se à mão as curvas de formação dos complexos. Estas curvas foram construídas em função do pH da solução, usando os dados de equilíbrio químico publicado por K. S. Bai e Martell (J. Inorg. Nucl. Chem. 31 (1969) 1697-1707), numa faixa de concentração de tris na qual este reagente é usando como tampão em estudos biológicos e químicos. Determinou-se cinco conjunto de parâmetros de RPE (go, ao, a11 e A11, correspondentes a diferentes complexos de íon metálico. Cada um desses espectros é encontrado em determinados intervalos de pH, sendo possível associá-los aos complexos previstos nas curvas de formação. A maior estabilidade dos complexos que se formam a pHs mais altos segundo as constantes de equilíbrio é evidenciada pelos valores e go isotrópico (RPE) menores pelos desdobramentos hiperfino isotrópico ao (RPE) e de campo cristalino (ótica) maiores do que os encontrados nas soluções menos alcalinas. A formação do complexo quelato neutro a pH alcalino foi observada, e obteve-se seu tensor g, das medidas do cristal simples. Este tensor encontra-se em bom acordo com o valor de g isotrópico determinado em solução (go=1/3(gxx+gyy+gzz)). Existe evidência de que este complexo seja pentacoordenado). Observou-se similaridade entre os parâmetros para os complexos coordenados por: 2N e 1N+1 0&#8254; 3N e 2N+1 0&#8254 ; 4N e 2N+2 0&#8254. Isto leva à conclusão de que do ponto de vista energético a coordenação de nitrogênio Cu2+ e a coordenação do oxigênio negativo ao Cu2+ nestes complexos são equivalentes, pelo menos dentro de nossa resolução experimental. / Electron Paramagnetic Ressonance (EPR) and optical visible spectroscopies were used to study the complexes of Cu (II) íon with tris-hydroxymethylamino methane (tris) in solution. Analyses of EPR and optical parameters measured in solution were made using the calculated formation curvesof the complexes. These formation curves were calculated as function of the solution pH, on the basis of the equilibrium constants published by K.S. Bai and Martell (J. Inorg.Nucl. Chem. 31 (1969)-1967-1707), for a concentration of this normally employed in a buffer in biochemical studies. Five sets of EPR parameters ((go, ao, a11 e A11) were determined corresponding to different metal complexes. Each det is found in a characteristic pH range and it was possible to make a correlation of these complexes with the appear in the formation curve plot. The greater stability of the complexes in the high pH range is indicated by the values of go, wich are smaller and the values of the hyperfine splittings ao and the crystal field splittings (from optical measurements) which are greater tahn at the less alcaline solutions. The formation of the neural chelate complexa t alcaline pH was observed, and its g-factors were obtained from measurements with the single crystal. These g-factors agree very well with the solution value (go=1/3(gxx+gyy+gzz)) and the orthorombic symmetriy is obtained. Evidence is present that this complex is penta-coordinated. It was observed a similarity between the EPR parameters for the complexes coordinated by: : 2N e 1N+1 0&#8254; 3N e 2N+1 0&#8254 ; 4N e 2N+2 0&#8254. This lead us the conclusion that from the energetical point of view the coordination of Cu2+ to nitrogen or to negative oxigen in these cases are equivalent, at or our resolution is not sufficent to differentiate between them.

Um dos veículos de grande utilização para ativos cosméticos são os sistemas emulsionados, que são constituídos de duas fases líquidas imiscíveis e agentes tensoativos, obtidos por diferentes metodologias de emulsificação. Devido à sua excelente capacidade de solubilizar compostos hidrofílicos e lipofílicos a importância comercial e científica das emulsões entre os diversos sistemas coloidais é inquestionável. O delineamento desses sistemas exige conhecimento dos principais fatores que influenciam sua formação, propriedades físico-químicas e, consequentemente, estabilidade e performance. O uso de óleos vegetais na iensdpúésctrieias vfaergmeataciês uotliecaa gien ocsoassm, péotidcae mtoosrn cai-taser oc baadrau (vDeizp temryaxis a laattraa tVivoog. .)D, neanttirvea daos Bioma Cerrado e cujas sementes contêm um óleo com alto grau de insaturação cseonntdeor qousa nátcididaodse sg rsaixgonsif icoalenitceos teo cloinfoelreóiicso e ofsit oceosntesrtóituisi,n treesp rmesaejonrtaitánrdioos i,m aploérmta ndtee fonte de agentes capazes de atuar no combate aos processos oxidativos diretamente ligados ao envelhecimento e às doenças degenerativas. O objetivo duteilsiztaa npdeos cqoumisao ffaosi eo o ldeeossean ovo ólvleimoe enxtotr aeíd oc adraasc tesreimzaeçnãtoe s ddee sbisatreum (aDs. adliastpae).r sAoss etapas envolvidas no desenvolvimento dos sistemas estão listadas a seguir: 1) Obtenção e caracterização da matéria prima vegetal (óleo); 2) Desenvolvimento das fboarrmu u(lDaç. õaelas:t ae);s teusdtou ddoo dEaq culialísbsrieo dHeid treónfisloo aLtiivpoósfi;l oc o(EnHstLru) çrãeoq udeor iddoia gpraarma ao tóelrenoá rdioe; coabrtaidcotes;r iz3a) çEãnos afíiosisc oin-q vuiítmroi:c aA vea liaeçsãtuod doas s dme uedsatnaçbailsid easdteru tduoras iss mistiecrmoascsó pdiicsapse rdsooss sistemas dispersos mediante simulação da evaporação do produto final após aplicação na pele; estudo do efeito dos sistemas dispersos na dinâmica da membrana de estrato córneo por Ressonância Paramagnética Eletrônica. Os resultados encontrados sugerem que os sistemas dispersos desenvolvidos são potenciais alternativas na liberação de fármacos ou ativos cosméticos ou ainda, podem ser considerados produtos finais de interesse para recuperação da camada lipídica da pele. O uso de metodologia de emulsificação com baixo gasto de energia (emulsificação por inversão de fases) permitiu a obtenção de dois sistemas emulsionados estáveis: um com presença de fase gel lamelar e outro com partículas de tamanho nanométrico. O estudo das propriedades físico-químicas das formulações mostrou inexistência de quaisquer sinais de instabilidade das formulações durante o período de armazenamento em condições de temperatura específicas. A utilização de espectroscopia de Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE) forneceu informações acerca da dinâmica molecular do estrato córneo frente a aplicação do óleo e das formulações, demonstrando o potencial dos mesmos em atuar como veículos de fármacos ou ativos cosméticos visto que os espectros obtidos revelaram diferenças significativas na fluidez dos lipídios do estrato córneo, principal barreira na permeação cutânea. / The commercial and scientific importance of emulsions among the colloidal systems is unquestionable. These systems consist of two immiscible phases that could be obtained by different methods of emulsification. Emulsions have excellent ability to solubilize hydrophilic and lipophilic compounds, so, are widely used as vehicules for drugs and cosmetics. The rational design of these systems requires studies of the main factors that influence their formation, physicochemical properties and, consequently, stability and performance. Nowadays, the use of vegetable oils in the pharmaceutical and cosmetic industries becomes attractive. Dipteryx alata Vog is an oleaginous plant specie native to Cerrado. The seeds of this specie contain an oil with a high degree of unsaturation (oleic and linoleic fatty acids are the major constituents) and significant amounts of tocopherols and phytosterols, representing an important source of agents capable of acting to combat the oxidative processes directly related to aging and degenerative diseases. The objective of this research was the development and characterization of dispersed systems using the oil extracted from the seeds of D. alata (baru). The steps involved in the development of the systems were: 1) Preparation and characterization of vegetable raw material (oil); 2) Development of formulations: Study of Hydrophilic and Lipophilic Balance (HLB) required for baru oil; study of surfactant class; Construction of the ternary diagram; physicochemical characterization and stability studies of dispersed systems obtained; 3) In vitro assays: Evaluation of microscopic structural change of dispersed systems by simulating the evaporation of the final product after application on the skin; study of the effect of dispersed systems in the dynamics of the stratum corneum membrane by Electron Paramagnetic Resonance. The use of low energy emulsification method allowed the development of two stable emulsions: one with presence of lamellar gel phase and another with nanometric size particles. The study of physicochemical properties of the formulations showed absence of any signs of instability of the formulations during the storage period. The use of Electron Paramagnetic Resonance (EPR) spectroscopy provide information about the molecular dynamics of the stratum corneum facing the implementation of oil and formulations, demonstrating the potential of them to act as drug or cosmetic active vehicles

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.

The function of a biological molecule is linked to its underlying structure, and determination of that structure can lead to significant insights into its function and how this is performed. There already exist a number of important tools in structural biology, however, the pulsed electron paramagnetic resonance (EPR) technique called pulsed electron-electron double resonance (PELDOR) is the only one capable of accurately measuring isolated distances between attached spin-labels over the range of ~2 to 10 nm, a range which is usually impossible to measure directly with other techniques such as nuclear magnetic resonance (NMR) and X-ray crystallography. This can provide constraints for refinement of structures determined from NMR and X-ray crystallography, or insights into protein docking and protein mechanics. With recent developments in EPR spectrometer instrumentation and spin-labelling it has become possible to conduct PELDOR experiments in the high field EPR regime ( > 3 Tesla) where measurement sensitivity is increased. These experiments can reveal relative orientations of nitroxide spin-labels in complement to their separation, however, analysis and interpretation of these results has been difficult to perform routinely. This thesis presents a characterisation of the high field spectrometer HiPER showing that it is well suited when optimised for making PELDOR experiments. To perform analysis of PELDOR signals from this spectrometer custom signal simulation code has been written. Two case studies are presented. The first relates to the use of the Rx spin label with the PELDOR experiment to derive orientation information from the spin labelled protein Vps75. The recently developed spin label Rx is proposed to attach more rigidly to underlying structure, offering potentially increased accuracy in determination of structure constraints and additional information about relative orientations of different structural features. An orientation selective PELDOR study is presented which compares molecular dynamics (MD) simulations of spin labels attached to sites on the α-helix of the protein Vps75. This has shown great potential for utilising the Rx spin label in a repeatable way on α-helix residue sites for determination of structural constraints. The second case relates to orientation selective PELDOR measurements of spin labelled oligomeric membrane protein structures. High field PELDOR offers great potential in increasing measurement sensitivity and accuracy of structural constraints in oligomeric proteins. A methodology of signal analysis for this class of protein is presented along with measurements of the membrane channel protein MscS. Difficulties of PELDOR measurement on these labelled proteins are discussed and observed relaxation of the spin echo, relevant to pulsed EPR experiments, are investigated and possible mechanisms are presented.

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Kyoto University (京都大学) / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第17579号 / 工博第3738号 / 新制||工||1570(附属図書館) / 30345 / 京都大学大学院工学研究科電子工学専攻 / (主査)教授 木本 恒暢, 教授 髙岡 義寛, 准教授 船戸 充 / 学位規則第4条第1項該当

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