Biomateriais nanoestruturados são promissores pelo fato de apresentarem similaridades com componentes nanoestruturados de matriz extracelular. Nanotubos de carbono de múltiplas paredes verticalmetne alinhados (VACNT) possuem um grande potencial para aplicações biomédicas devido as suas propriedades únicas, tais como, condutividade elétrica, alta estabilidade química, alta resistência mecânica e facilitação para incorporação de grupos funcionais para produção de arcabouços para sustentação celular. Compósitos à base de VACNT e hidroxiapatita (HA) são buscados com o objetivo de aplicações ósseo-regenerativas, devido à suas propriedades bioativas. Os objetivos desse trabalho são: (1) produção e caracterização de filmes de VACNTs através da técnica de CVD assistida por microondas; (2) obtenção e caracterização de filmes de VACNT superhidrofílico (VACNT-O2) utilizando a técnica de funcionalização a plasma de oxigênio; (3) caracterização biológica dos VACNT-O2; (4) obtenção de compósitos de HA/VACNT-O2 para aplicações ósseo-regenerativas e (5) estudo do processo de biomineralização in vitro e in vivo dos compósitos de HA/VACNT-O2. Como resultados foram identificados que o controle da superhidrofilicidade é fundamental para: (1) acelerar as ligações celulares estimulando a proliferação, e consequentemente, formando rapidamente monocamadas celulares, se comparados às superficies hidrofóbicas; (2) a produção de nanocompósitos de HA/VACNT-O2, que aceleram o processo de biomineralização in vitro e in vivo, sendo estes fatores essenciais para produção de nanobiomateriais, visando aplicações ósseo-regenerativas.

O câncer de mama constitui o segundo tipo de câncer mais frequente no mundo e o mais comum entre as mulheres, representando uma das principais causas de morte. O tamoxifeno é um fármaco antiestrogênico utilizado para o tratamento deste tipo de câncer desde 1971 e ainda é o mais utilizado nos casos de tumores mamários que expressam receptores de estrógeno. Apesar de apresentar resultados significativamente positivos, seu efeito antiestrogênico não se restringe apenas ao sítio tumoral causando, com isso, efeitos colaterais graves que podem deixar sequelas. A proposta deste trabalho foi desenvolver sistemas de liberação nanoparticulados à base de PLA e PLA-PEG para veiculação do tamoxifeno, como uma estratégia para o potencial aumento da segurança e da eficácia deste fármaco através de um possível direcionamento passivo ao sítio de ação, devido à permeabilidade vascular aumentada destas regiões tumorais. As nanopartículas foram preparadas pela técnica de nanoprecipitação e apresentaram diâmetro médio inferior a 200 nm para a maioria das formulações. Foram avaliados três estabilizantes, o poloxamer 407, o poloxamer 188 e o polissorbato 80, este último proporcionou maior eficiência de encapsulação, 86,7% e 100%, nas nanopartículas de PLA e PLA-PEG, respectivamente. Quanto à composição das nanopartículas de PLA-PEG, o polímero utilizado inicialmente (PLA(1000)-PEG(750)) apresentou distribuição de tamanho heterogênea, perfil multimodal e alto índice de polidispersividade. Assim, este polímero foi substituído pelo PLA(5000)-PEG(1000), que apresentou distribuição de tamanho uniforme, perfil monomodal e baixo índice de polidispersividade. A caracterização por microscopia eletrônica de varredura comprovou a homogeneidade no tamanho de partícula, mostrando seu formato esférico. As análises de espectrofotometria no infravermelho e calorimetria diferencial exploratória sugeriram que não ocorreu nenhum tipo de interação ou reação entre o fármaco e os demais componentes das formulações. Dois métodos analíticos para a determinação do tamoxifeno foram validados com sucesso por CLAE e espectroscopia UV-vis. O perfil de liberação in vitro do tamoxifeno a partir das nanopartículas de PLA apresentou característica sustentada e alcançou 50% em 180 h, tendo sido totalmente liberado após 288 h. Já as nanopartículas de PLA(5000)-PEG(1000) liberaram apenas 16,9% do fármaco após 216 h. A liberação do fármaco a partir das nanopartículas foi muito mais lenta comparada ao tamoxifeno não encapsulado, evidenciando a vantagem da incorporação do fármaco em nanopartículas compostas por PLA e PLA-PEG. No estudo do perfil de concentração plasmática em ratas Wistar, não foi possível detectar o fármaco e seu principal metabólito pelo método por CLAE desenvolvido, sugerindo que os sistemas nanoparticulados tenham extravasado rapidamente para os órgãos. / Breast cancer is the second most frequent type of cancer in the world and it is the most common among women, representing a major cause of death. Tamoxifen is an antiestrogen drug used in the treatment of this type of cancer since 1971 and it is the most employed drug in the treatment of breast cancer subtypes that expresses estrogen receptors. Despite presenting significantly positive results, its antiestrogen effect is not restricted to the tumour site, causing, as consequence, severe side effects. The purpose of this work was to develop nanostructured drug delivery systems based on PLA and PLA-PEG loaded with tamoxifen, as a strategy to potentially increase the safety and efficacy of this drug through a possible passive accumulation the site of action, due to the enhanced vascular permeability of tumour sites. Nanoparticles were prepared by the nanoprecipitation technique and presented average diameter smaller than 200 nm for the majority of the formulations. Three stabilizing adjuvants were analysed, poloxamer 407, poloxamer 188 and polysorbate 80 and the last one yielded the highest encapsulation efficiency, 86.7% and 100%, for the PLA and PLA-PEG nanoparticles, respectively. Regarding the PLA-PEG nanoparticles composition, the first polymer employed was (PLA(1000)-PEG(750)), which presented heterogeneous particle size distribution, multimodal profile and high polydispersity index. So, it was replaced by PLA(5000)-PEG(1000), which exhibited uniform particle size distribution, monomodal profile and low polydispersity index. The characterization by scanning electron microscopy confirmed the homogeneity of particles size, evidencing their spherical shape. Infrared spectrophotometry and differential scanning calorimetry analysis suggested that any interaction or reaction had occurred between the drug and the other components of the formulations. Two analytical methods for tamoxifen quantification were successfully validated by HPLC and UV-vis spectroscopy. In vitro tamoxifen release profile from PLA nanoparticles presented sustained release and reached 50% in 180 h, being completely released after 288 h, whereas PLA(5000)-PEG(1000) nanoparticles released only 16.9% of tamoxifen after 216 h. Drug release from nanoparticles was much slower compared to the non-encapsulated tamoxifen, showing the advantage of nanoparticles composed of PLA and PLA-PEG. In the plasmatic concentration profile study carried out in Wistar rats, it was not possible to detect tamoxifen or its main metabolite by the HPLC method, suggesting that nanoparticles quickly extravased to organs.

O câncer de mama é a segunda principal causa de morte entre as mulheres nos países em desenvolvimento, devido ao seu alto grau de malignidade. O tratamento baseia-se, principalmente, em terapias hormonais, uma vez que as células deste tipo de tumor expressam, em sua maioria, um elevado número de receptores hormonais, responsáveis pela regulação do crescimento do mesmo. O tamoxifeno é um fármaco da classe dos moduladores seletivos de receptores de estrógeno, que atua através do antagonismo à ativação de tais receptores por este hormônio, reduzindo, assim, a taxa de crescimento celular do tecido tumoral. Embora o tratamento com tamoxifeno seja altamente efetivo, este se relaciona a severos efeitos colaterais dosedependentes. O objetivo central deste trabalho foi desenvolver sistemas micelares de longo tempo de circulação contendo tamoxifeno, preparados à base do fosfolipídeo DSPE-PEG(n), associado ou não ao derivado de vitamina E TPGS, para administração intravenosa, capazes de permitir um acúmulo maior do fármaco no sítio tumoral devido a suas dimensões nanométricas, permitindo, desta forma, a redução da dose e a consequente redução dos efeitos colaterais. A determinação da eficiência de encapsulação e a quantificação do tamoxifeno no estudo de liberação in vitro a partir dos sistemas obtidos foram realizadas por CLAE, utilizando métodos previamente validados. Os melhores resultados foram alcançados com as formulações à base de DSPE-PEG(2000) e TPGS, preparadas pelo método de evaporação do solvente, as quais apresentaram diâmetro médio inferior a 20 nm, baixo índice de polidispersividade e eficiência de encapsulação entre 70 e 95%. A análise por microscopia eletrônica de transmissão evidenciou o formato esférico e comprovou a homogeneidade do tamanho das partículas. Os sistemas foram caracterizados, ainda, por espectrofotometria no infravermelho para avaliação de possíveis interações entre os componentes das formulações. O perfil de liberação in vitro demonstrou que após 168 h, no máximo cerca de 30% do fármaco foi liberado, verificando-se que o aumento na quantidade de TPGS na formulação reduziu a porcentagem de tamoxifeno liberado. A baixa taxa de liberação in vitro sugere que a maior parte do fármaco mantenha-se no interior da estrutura micelar durante o período de permanência no sangue, favorecendo a chegada da nanoestrutura íntegra ao sítio tumoral. No estudo do perfil de concentração plasmática em ratas Wistar, não foi possível detectar o fármaco e seu principal metabólito pelo método por CLAE desenvolvido, sugerindo que os sistemas micelares tenham extravasado rapidamente para os órgãos. / Breast cancer is the second main cause of death among women in development countries due to their high malignance grade. The treatment is mainly based on hormonal therapies, once the cells of the majority of mammary tumors express a high number of hormone receptors, responsible for the tumor growth. Tamoxifen is a selective estrogen receptor modulator drug, acting through the antagonism of the activation of the estrogen receptor, reducing thus the tumor growing rate. Despite the treatment with tamoxifen is highly effective, it is related to severe dose-dependent side effects. The central objective of this work was the development of long time circulation micelles containing tamoxifen, prepared with the phospholipid DSPEPEG(n) and TPGS, a vitamin E derivative, by the method of solvent evaporation, for intravenous administration, able to allow a higher accumulation of the drug at the tumoral site due to their nanometric dimensions, leading to a reduction in the dose and consequently in the side effects. The determination of the encapsulation efficiency and the quantification of tamoxifen in the in vitro release profile study from the micellar systems were carried out by HPLC, using methods previously validated. The best results were achieved with the formulations based on DSPE-PEG(2000) and TPGS, which showed mean particle diameter less than 20 nm, low polydispersity index and encapsulation efficiency ranging from 70 to 95%. The transmition electronic microscopy pointed the spherical shape and proved the homogeneity of particle size. The systems were also characterized by infrared spectrophotometry to identify eventual interactions among the components of the formulations. The in vitro release profile study showed that after 168 h, a maximum of about 30% of tamoxifen was released, evidencing that the increase of the TPGS amount in the formulation reduced the amount of tamoxifen released. The low rate of in vitro release drug suggests that the major part of the drug will remain encapsulated during the period of blood permanence, favoring the arrival of the intact nanostructure at the tumoral site. During the evaluation of the plasmatic concentration profile, conducted with Wistar rats, it was not possible to detect neither the tamoxifen nor its main metabolite, suggesting that the intact micelles may have quickly accumulated in the organs.

Orientador: Ana Paula Rosifini Alves Claro / Resumo: Titânio e suas ligas têm sido amplamente aplicados em materiais biomédicos devido as suas excelentes propriedades de volume (relação massa específica e resistência mecânica), biocompatibilidade e resistência à corrosão. As ligas de titânio utilizadas comercialmente são a Ti CP (comercialmente puro) e Ti6Al4V e apesar de muito utilizadas apresentam problemas de citotoxicidade e dessa maneira se faz importante o desenvolvimento de novas ligas que levem a substituição das mesmas. Ligas de titânio do tipo beta têm sido amplamente exploradas devido a sua excelente relação baixo peso específico e módulo de elasticidade, fator que reduz o efeito de Stress Shielding. O objetivo deste trabalho foi processar e caracterizar uma liga de titânio do tipo beta com composição Ti10Mo8Nb6Zr (%m) visando aplicações biomédicas. Os lingotes da liga foram obtidos em um forno de fusão a arco voltaico com atmosfera inerte de gás argônio. A liga foi tratada em um forno tubular a vácuo a 1000ºC por 24 horas para garantir a homogeneidade química, forjada a frio em barras de 9,60 mm de diâmetro e tratadas termicamente novamente a 950°C por 2 horas, seguido de resfriamento em água. A microestrutura e as fases presentes de cada etapa do processamento da liga foram investigadas por Microscopia Óptica (MO), Difração de Raios X (DRX) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Sendo possível constatar a presença da fase beta e a presença de uma possível fase metaestável a ω, comprovando o diagrama de prev... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Titanium and its alloys have been widely applied in biomedical materials because of their excellent volume properties (specific mass ratio and strength), biocompatibility and corrosion resistance. The titanium alloys used commercially are Ti CP (commercially pure) and Ti6Al4V, although they are widely used they present problems of cytotoxicity (Ti6Al4V) and high Young's modulus (Ti CP) and in this way it is important to develop new alloys that lead to their replacement. Beta-type titanium alloys have been extensively explored because of their excellent low specific weight ratio and low modulus of elasticity, which reduces the effect of Stress Shielding, besides absence of problems with citotoxicity. The purpose of this study was processing and characterization of the new beta-titanium alloy Ti10Mo8Nb6Zr (%wt) for biomedical applications. The ingots were obtained in an eletric arc furnace with an inert atmosphere of argon gas. They were heat treated in a tubular vacuum furnace at 1000°C for 24 hours to ensure chemical homogeneity, cold worked in rods with 9.60 mm diameter, and solubilized in tubular furnace under vacuum at 950°C for 2 hours followed by cooling in water. The microstructure and the phases present in each step of the alloy processing were investigated by The microstructure and the phases present at each step of the processing of the alloy were investigated by optical microscopy, X-ray Diffraction (XRD) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). It was possible ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O câncer de mama constitui o segundo tipo de câncer mais frequente no mundo e o mais comum entre as mulheres, representando uma das principais causas de morte. O tamoxifeno é um fármaco antiestrogênico utilizado para o tratamento deste tipo de câncer desde 1971 e ainda é o mais utilizado nos casos de tumores mamários que expressam receptores de estrógeno. Apesar de apresentar resultados significativamente positivos, seu efeito antiestrogênico não se restringe apenas ao sítio tumoral causando, com isso, efeitos colaterais graves que podem deixar sequelas. A proposta deste trabalho foi desenvolver sistemas de liberação nanoparticulados à base de PLA e PLA-PEG para veiculação do tamoxifeno, como uma estratégia para o potencial aumento da segurança e da eficácia deste fármaco através de um possível direcionamento passivo ao sítio de ação, devido à permeabilidade vascular aumentada destas regiões tumorais. As nanopartículas foram preparadas pela técnica de nanoprecipitação e apresentaram diâmetro médio inferior a 200 nm para a maioria das formulações. Foram avaliados três estabilizantes, o poloxamer 407, o poloxamer 188 e o polissorbato 80, este último proporcionou maior eficiência de encapsulação, 86,7% e 100%, nas nanopartículas de PLA e PLA-PEG, respectivamente. Quanto à composição das nanopartículas de PLA-PEG, o polímero utilizado inicialmente (PLA(1000)-PEG(750)) apresentou distribuição de tamanho heterogênea, perfil multimodal e alto índice de polidispersividade. Assim, este polímero foi substituído pelo PLA(5000)-PEG(1000), que apresentou distribuição de tamanho uniforme, perfil monomodal e baixo índice de polidispersividade. A caracterização por microscopia eletrônica de varredura comprovou a homogeneidade no tamanho de partícula, mostrando seu formato esférico. As análises de espectrofotometria no infravermelho e calorimetria diferencial exploratória sugeriram que não ocorreu nenhum tipo de interação ou reação entre o fármaco e os demais componentes das formulações. Dois métodos analíticos para a determinação do tamoxifeno foram validados com sucesso por CLAE e espectroscopia UV-vis. O perfil de liberação in vitro do tamoxifeno a partir das nanopartículas de PLA apresentou característica sustentada e alcançou 50% em 180 h, tendo sido totalmente liberado após 288 h. Já as nanopartículas de PLA(5000)-PEG(1000) liberaram apenas 16,9% do fármaco após 216 h. A liberação do fármaco a partir das nanopartículas foi muito mais lenta comparada ao tamoxifeno não encapsulado, evidenciando a vantagem da incorporação do fármaco em nanopartículas compostas por PLA e PLA-PEG. No estudo do perfil de concentração plasmática em ratas Wistar, não foi possível detectar o fármaco e seu principal metabólito pelo método por CLAE desenvolvido, sugerindo que os sistemas nanoparticulados tenham extravasado rapidamente para os órgãos. / Breast cancer is the second most frequent type of cancer in the world and it is the most common among women, representing a major cause of death. Tamoxifen is an antiestrogen drug used in the treatment of this type of cancer since 1971 and it is the most employed drug in the treatment of breast cancer subtypes that expresses estrogen receptors. Despite presenting significantly positive results, its antiestrogen effect is not restricted to the tumour site, causing, as consequence, severe side effects. The purpose of this work was to develop nanostructured drug delivery systems based on PLA and PLA-PEG loaded with tamoxifen, as a strategy to potentially increase the safety and efficacy of this drug through a possible passive accumulation the site of action, due to the enhanced vascular permeability of tumour sites. Nanoparticles were prepared by the nanoprecipitation technique and presented average diameter smaller than 200 nm for the majority of the formulations. Three stabilizing adjuvants were analysed, poloxamer 407, poloxamer 188 and polysorbate 80 and the last one yielded the highest encapsulation efficiency, 86.7% and 100%, for the PLA and PLA-PEG nanoparticles, respectively. Regarding the PLA-PEG nanoparticles composition, the first polymer employed was (PLA(1000)-PEG(750)), which presented heterogeneous particle size distribution, multimodal profile and high polydispersity index. So, it was replaced by PLA(5000)-PEG(1000), which exhibited uniform particle size distribution, monomodal profile and low polydispersity index. The characterization by scanning electron microscopy confirmed the homogeneity of particles size, evidencing their spherical shape. Infrared spectrophotometry and differential scanning calorimetry analysis suggested that any interaction or reaction had occurred between the drug and the other components of the formulations. Two analytical methods for tamoxifen quantification were successfully validated by HPLC and UV-vis spectroscopy. In vitro tamoxifen release profile from PLA nanoparticles presented sustained release and reached 50% in 180 h, being completely released after 288 h, whereas PLA(5000)-PEG(1000) nanoparticles released only 16.9% of tamoxifen after 216 h. Drug release from nanoparticles was much slower compared to the non-encapsulated tamoxifen, showing the advantage of nanoparticles composed of PLA and PLA-PEG. In the plasmatic concentration profile study carried out in Wistar rats, it was not possible to detect tamoxifen or its main metabolite by the HPLC method, suggesting that nanoparticles quickly extravased to organs.

O câncer de mama é a segunda principal causa de morte entre as mulheres nos países em desenvolvimento, devido ao seu alto grau de malignidade. O tratamento baseia-se, principalmente, em terapias hormonais, uma vez que as células deste tipo de tumor expressam, em sua maioria, um elevado número de receptores hormonais, responsáveis pela regulação do crescimento do mesmo. O tamoxifeno é um fármaco da classe dos moduladores seletivos de receptores de estrógeno, que atua através do antagonismo à ativação de tais receptores por este hormônio, reduzindo, assim, a taxa de crescimento celular do tecido tumoral. Embora o tratamento com tamoxifeno seja altamente efetivo, este se relaciona a severos efeitos colaterais dosedependentes. O objetivo central deste trabalho foi desenvolver sistemas micelares de longo tempo de circulação contendo tamoxifeno, preparados à base do fosfolipídeo DSPE-PEG(n), associado ou não ao derivado de vitamina E TPGS, para administração intravenosa, capazes de permitir um acúmulo maior do fármaco no sítio tumoral devido a suas dimensões nanométricas, permitindo, desta forma, a redução da dose e a consequente redução dos efeitos colaterais. A determinação da eficiência de encapsulação e a quantificação do tamoxifeno no estudo de liberação in vitro a partir dos sistemas obtidos foram realizadas por CLAE, utilizando métodos previamente validados. Os melhores resultados foram alcançados com as formulações à base de DSPE-PEG(2000) e TPGS, preparadas pelo método de evaporação do solvente, as quais apresentaram diâmetro médio inferior a 20 nm, baixo índice de polidispersividade e eficiência de encapsulação entre 70 e 95%. A análise por microscopia eletrônica de transmissão evidenciou o formato esférico e comprovou a homogeneidade do tamanho das partículas. Os sistemas foram caracterizados, ainda, por espectrofotometria no infravermelho para avaliação de possíveis interações entre os componentes das formulações. O perfil de liberação in vitro demonstrou que após 168 h, no máximo cerca de 30% do fármaco foi liberado, verificando-se que o aumento na quantidade de TPGS na formulação reduziu a porcentagem de tamoxifeno liberado. A baixa taxa de liberação in vitro sugere que a maior parte do fármaco mantenha-se no interior da estrutura micelar durante o período de permanência no sangue, favorecendo a chegada da nanoestrutura íntegra ao sítio tumoral. No estudo do perfil de concentração plasmática em ratas Wistar, não foi possível detectar o fármaco e seu principal metabólito pelo método por CLAE desenvolvido, sugerindo que os sistemas micelares tenham extravasado rapidamente para os órgãos. / Breast cancer is the second main cause of death among women in development countries due to their high malignance grade. The treatment is mainly based on hormonal therapies, once the cells of the majority of mammary tumors express a high number of hormone receptors, responsible for the tumor growth. Tamoxifen is a selective estrogen receptor modulator drug, acting through the antagonism of the activation of the estrogen receptor, reducing thus the tumor growing rate. Despite the treatment with tamoxifen is highly effective, it is related to severe dose-dependent side effects. The central objective of this work was the development of long time circulation micelles containing tamoxifen, prepared with the phospholipid DSPEPEG(n) and TPGS, a vitamin E derivative, by the method of solvent evaporation, for intravenous administration, able to allow a higher accumulation of the drug at the tumoral site due to their nanometric dimensions, leading to a reduction in the dose and consequently in the side effects. The determination of the encapsulation efficiency and the quantification of tamoxifen in the in vitro release profile study from the micellar systems were carried out by HPLC, using methods previously validated. The best results were achieved with the formulations based on DSPE-PEG(2000) and TPGS, which showed mean particle diameter less than 20 nm, low polydispersity index and encapsulation efficiency ranging from 70 to 95%. The transmition electronic microscopy pointed the spherical shape and proved the homogeneity of particle size. The systems were also characterized by infrared spectrophotometry to identify eventual interactions among the components of the formulations. The in vitro release profile study showed that after 168 h, a maximum of about 30% of tamoxifen was released, evidencing that the increase of the TPGS amount in the formulation reduced the amount of tamoxifen released. The low rate of in vitro release drug suggests that the major part of the drug will remain encapsulated during the period of blood permanence, favoring the arrival of the intact nanostructure at the tumoral site. During the evaluation of the plasmatic concentration profile, conducted with Wistar rats, it was not possible to detect neither the tamoxifen nor its main metabolite, suggesting that the intact micelles may have quickly accumulated in the organs.