O β-cariofileno é um composto presente no óleo de diversas espécies vegetais, como as copaibeiras, e sua atividade frente a cicatrização cutânea ainda não está elucidada. O objetivo deste estudo foi produzir um hidrogel contendo β-cariofileno nanoemulsionado, e avaliar os perfis de liberação/permeação cutânea in vitro e a atividade cicatrizante in vivo. Para a nanoemulsão empregou-se um homogeneizador a alta pressão, e para o hidrogel, dispersão direta com Natrosol®. As formulações foram caracterizadas de acordo com o tamanho de gotícula, PDI, potencial zeta e teor (CG/MS). Nos estudos de liberação/permeação cutânea utilizou-se células tipo Franz. No estudo da atividade cicatrizante, empregou-se o modelo de feridas dorsais em ratos Wistar, avaliando o tamanho das lesões, marcadores de atividades anti-inflamatória, antioxidante e análise histológica, durante 12 dias. Após caracterizadas, as formulações desenvolvidas apresentaram-se estáveis durante 60 dias. No estudo de permeação cutânea, observou-se que o β-cariofileno puro não foi capaz de atravessar o estrato córneo da pele. Não foram observadas diferenças significativas entre as formulações na quantidade de β-cariofileno retido na derme, sugerindo haver uma situação de saturação. O estudo de liberação indicou maior cedência do β-cariofileno a partir da forma nanoemulsionada do que do hidrogel derivado. No estudo da atividade cicatrizante, o fechamento inicial da ferida foi alcançado em menos tempo no grupo tratado com o hidrogel contendo β-cariofileno nanoemulsionado (GHNβ), indicando um efeito anti-inflamatório nesta formulação. Já a análise histológica indicou que o GHNβ apresentou resultados semelhantes ao do grupo controle positivo (Dersani®), mostrando-se eficaz para a reparação tecidual cutânea. / β-caryophyllene is a compound present in the oil of many plant species, such as copaibeiras, and the healing activity is still being studied. The objectives of this study was to produce a hydrogel containing β-caryophyllene nanoemulsified and to evaluate the in vitro release and permeation profile, and the in vivo healing activity, yet unexplored. For the nanoemulsion, a high pressure homogenizer was used, and for the hydrogel, direct dispersion with Natrosol®. The formulations were characterized according to droplet size, PDI, zeta potential and content (GC/MS). In the release/permeation studies, Franz type cells were used. The study of the healing activity, the dorsal wound model was used in Wistar rats, evaluating lesion size, markers of anti-inflammatory and antioxidant activities, and histological analysis, for 12 days. After characterization, the formulations developed were stable for 60 days. In skin permeation study, was observed that the pure β-caryophyllene was not able to cross the stratum corneum. No significant differences were observed between the formulations in the amount of β-caryophyllene retained in the dermis, suggesting a saturation condition. The release study indicated higher yield of β-caryophyllene from the nanoemulsion form than from the derived hydrogel. In the study of healing activity, the initial closure of the wound was achieved in less time in the group treated with the hydrogel containing β-caryophyllene nanoemulsion (GHNβ), indicating an anti-inflammatory effect in this formulation. The histological analysis indicated that GHNβ presented similar results that of the positive control group (Dersani®), proving to be effective for cutaneous tissue repair.

Hidrogéis são redes poliméricas tridimensionais ligadas entre si por reticulações químicas ou físicas, e podem absorver água ou fluidos biológicos. A estrutura permite que estes materiais tenham altos níveis de hidrofilicidade e biocompatibilidade, que em conjunto com as demais propriedades, fazem com que os hidrogéis sejam vistos como promissores biomateriais. Devido a estas características, hidrogéis possuem diversas aplicações voltadas as áreas médica e farmacêutica. Alguns hidrogéis apresentam um comportamento responsivo a variações de alguma condição do ambiente, são os chamados hidrogéis responsivos ou hidrogéis inteligentes. Neste trabalho foi escolhido o polímero poli (vinil álcool) funcionalizado com o tripeptídeo RGD. A investigação foi desenvolvida através de simulações de dinâmica molecular a fim de primeiramente observar a formação do hidrogel. Para então observar a influência do tripeptídeo, da temperatura e do pH na capacidade do polímero de absorver água e em sua estrutura. Para isso, foram realizadas análises de desvio quadrático médio estrutural, raio de giro e ligações de hidrogênio. As análises de função de distribuição radial mostraram indícios da formação de ligações de hidrogênio, tanto de interações intramolecular como intermolecular. Enquanto as demais análises mostraram que pode ocorrer comportamento responsivo para a temperatura de 310 K. Quando a pH do meio passa de neutro para ácido, ocorrem mudanças nas ligações de hidrogênio e na estrutura. Estudos experimentais de hidrogéis ainda possuem algumas limitações, visto que certas características do material não podem ser determinadas com precisão. Através de métodos computacionais medidas como a quantidade e localização de reticulações e de peptídeo podem ser determinadas. Assim, estudos computacionais prévios ou posteriores podem ajudar a esclarecer dados obtidos experimentalmente. / Hydrogels are three-dimensional polymeric network crosslinked to each other by chemical or physical crosslinks, and can imbibe water or biological fluids. The materials structure allows it to have high levels of hydrophilicity and biocompatibility, which together with the other properties make them promising biomaterials. Due to these two characteristics hydrogels have numerous biomedical and pharmaceutical applications. Some hydrogels have a responsive behavior due to changes in their environment, the so-called stimuli-responsive hydrogels, or “smart” hydrogels. For this work the poli(vinyl alcohol) polymer functionalized with RGD peptide was chosen. The work was developed using molecular dynamics simulations in order to observe the hydrogel formation and also the influence of tripeptide, temperature and pH in water imbibe capacity and polymer structure. For this analysis of root-mean-square deviation, radius of gyration and radial distribution function was performed. The analysis of radial distribution function showed signs of hydrogen bond formation of both intramolecular and intermolecular interactions. Other analysis showed that thermoresponsive behavior may occur for 310 K. When the environment pH value is modified from neutral to acidic, changes occur in hydrogen bonds and structure. Experimental studies of hydrogels have some limitations because some characteristics of the material can’t be precisely determinated. With computational methods the amount and the location of crosslinks and peptide can be determinated. Therefore, previous or posterior computational studies can help to elucidate experimental data.

O óleo de copaíba é largamente utilizado na medicina popular da região amazônica, principalmente para tratar enfermidades relacionadas a inflamações. Estudos prévios demonstraram que o óleo extraído da espécie Copaifera multijuga Hayne tem uma promissora atividade anti-inflamatória, assim como seu componente majoritário, o β-cariofileno. Entretanto, o caráter untuoso deste óleo torna pouco aceitável sua aplicação direta na pele. Nosso grupo de pesquisa propôs a formulação de nanoemulsões contendo o óleo, uma vez que estes sistemas, além de hidrofílicos, possuem pequeno tamanho de gotícula e alta área de superfície, o que pode melhorar a penetração de substâncias através da pele. O único inconveniente destes é a sua baixa viscosidade, que pode ser contornado por sua incorporação em um hidrogel. No presente estudo, foi desenvolvida uma formulação de hidrogel contendo a nanoemulsão de óleo de copaíba (Copaifera multijuga Hayne) e avaliado seu perfil de permeação/retenção cutânea no modelo de pele de orelha suína. A viabilidade de incorporação da nanoemulsão em dois agentes geleificantes (Carbopol 980® e quitosana) foi testada. No período de sete dias, a formulação de quitosana, ao contrário da formulação de Carbopol 980® (CARB-NE) que permaneceu estável por 60 dias, apresentou visível instabilidade e aumento dos valores de tamanho de gotícula e índice de polidispersão. Devido a isto, a formulação CARB-NE foi escolhida para dar continuidade aos estudos de perfil reológico e de permeação/retenção cutânea. O perfil reológico de CARB-NE foi caracterizado como pseudoplástico, assim como o do hidrogel controle, o que indica que a nanoemulsão não interferiu na matriz polimérica do hidrogel. A formulação CARB-NE aumentou significativamente a penetração do componente β-cariofileno na derme comparada com a nanoemulsão não incorporada em hidrogel. Não houve um aumento da penetração na epiderme, e os valores não foram significativamente diferentes para as duas formulações. Portanto, o hidrogel de Carbopol 980® demonstrou ser o melhor agente geleificante para a nanoemulsão de copaíba, já que permaneceu estável durante o tempo testado e aumentou a penetração de β-cariofileno na pele, especialmente na derme, camada de interesse no tratamento da inflamação pela via tópica. / Copaiba oil is a natural product widely used in folk medicine of the Amazon region mostly to treat diseases related to inflammation. Previous studies have shown that the oil extracted from Copaifera multijuga Hayne has a promising anti-inflammatory activity, as well as its major component, β-caryophyllene. However, the unctuous nature of this oil makes it slightly acceptable to apply directly to the skin. Our research group has proposed the formulation of nanoemulsions containing copaiba oil, since these systems are hydrophilic, have a small droplet size and high surface area, which can improve the penetration of substances through the skin. The only disadvantage of these systems is their low viscosity that can be modified by incorporating it into a hydrogel. In the present study, we developed a hydrogel formulation containing the nanoemulsion of copaiba oil (Copaifera multijuga Hayne) and evaluated its skin permeation/retention profile in porcine ear skin model. The feasibility of incorporating the nanoemulsion into two gelling agents (Carbopol® 980 and chitosan) was assessed. Within seven days, chitosan formulation had increased values for droplet size and polydispersity index, in opposite to Carbopol® 980 formulation (CARB-NE), which continued stable for 60 days. Due to this, the formulation CARB-NE was chosen to continue studies of the rheological profile and skin permeation/retention profile. The rheological profile of CARB-NE was characterized as pseudoplastic, the same was observed for the control hydrogel, which indicates that the nanoemulsion had no effect on the hydrogel polymer matrix. The CARB-NE formulation significantly increased the penetration of β-caryophyllene in the dermis compared to the nanoemulsion not incorporated. There was no increase in the epidermis permeation, nor the values were significantly different for the two formulations. Therefore, the hydrogel Carbopol® 980 proved to be the best gelling agent for copaiba nanoemulsion since it remained stable over the tested time and increased β-caryophyllene penetration in the skin, especially in the dermis, the layer of interest in the treatment of topical inflammation.

Estudos recentes têm demonstrado o efeito das isoflavonas da soja, especialmente da genisteína (GEN), administrada topicamente, na prevenção do fotoenvelhecimento e fotocarcinogênesis. Esse efeito tem sido relacionado com a sua atividade inibidora de tirosina quinase e antioxidante. Recentemente, demonstramos um lento perfil de permeação da GEN in vitro (usando células de difusão de Franz) a partir de nanoemulsões através de pele de orelha suína (SILVA et al., Pharmazie, v. 64, p. 32- 35, 2009). Entretanto, estudos relativos à distribuição da GEN através das camadas da pele ainda não foram realizados. Neste contexto, o principal objetivo deste estudo foi avaliar a distribuição da GEN através da pele suína a partir de nanoemulsões, antes e após incorporação em hidrogéis de ácido acrílico, a fim de ajustar a viscosidade das mesmas para aplicação tópica. Nanoemulsões contendo GEN apresentaram valores de potencial  negativos e baixa viscosidade. Os hidrogéis derivados contendo as nanoemulsões de GEN demonstraram um comportamento não-Newtoniano pseudoplástico. Um método isocrático de cromatografia líquida para determinar a GEN nas camadas da pele de orelha suína foi desenvolvido e validado. O método mostrou ser específico, linear, preciso e exato para a determinação da GEN nas camadas da pele de orelha suína (i.e. stratum corneum, epiderme e derme). Nas condições validadas, o perfil de permeação/retenção da GEN foi claramente influenciado pela natureza do núcleo oleoso empregado. Nanoemulsões constituídas de um núcleo oleoso de triglicerídeos de cadeia média apresentaram uma permeação mais lenta e uma maior retenção da GEN na pele quando comparado com nanoemulsões contendo octildodecanol. A incorporação das nanoemulsões de GEN em hidrogéis aumenta a retenção da GEN, especialmente na epiderme. Tal resultado pode estar relacionado com o aumento da hidratação da epiderme como sugerido nas observações histológicas. Em conclusão, o conjunto dos resultados demonstra o efeito das formulações sobre a distribuição da GEN através das camadas da pele de orelha suína. / Recent studies have shown the effect of soy isoflavones, especially genistein (GEN), topically administrated, in preventing skin photoaging and photocarcinogenesis. This effect has been related to tyrosine kinase inhibition and antioxidant activities. Recently, we have demonstrated a slow permeation profile of GEN in vitro (using Franz type diffusion cells) from nanoemulsions through porcine ear skin (SILVA et al., Pharmazie, v. 64, p. 32-35, 2009). However, studies concerning the distribution of GEN in the skin layers have yet to be performed. In this context, the main purpose of this study was to evaluate the GEN distribution through the porcine skin from topical nanoemulsions, before and after their incorporation into acrylic acid-hydrogels, in order to have their viscosity adjusted to topical applications. Nanoemulsions containing GEN exhibit negative -potential and low viscosity. The derived hydrogels containing GEN-loaded nanoemulsions presents non-Newtonian pseudoplastic behavior. An isocratic liquid chromatographic method to determine GEN in porcine ear skin layers was developed and validated. The method proved to be specific, linear, precise and accurate to determine GEN in the porcine skin layers (i.e. stratum corneum, epidermis and dermis). In the validated conditions, the GEN permeation/ retention profile was clearly influenced by the nature of the oil core used. Nanoemulsions composed by a medium chain triglycerides oil core exhibit both a slower permeation and a higher retention profile of GEN as compared to octyldodecanol nanoemulsions. The incorporation of GEN-loaded nanoemulsion into hydrogels improved the GEN retention, especially in the epidermis. Such a result might be related to the increased hydration of epidermis as suggested in histological observations. In conclusion, the overall results show the effect of the formulation on distribution of GEN through the porcine skin layers.

O óleo de copaíba é largamente utilizado na medicina popular da região amazônica, principalmente para tratar enfermidades relacionadas a inflamações. Estudos prévios demonstraram que o óleo extraído da espécie Copaifera multijuga Hayne tem uma promissora atividade anti-inflamatória, assim como seu componente majoritário, o β-cariofileno. Entretanto, o caráter untuoso deste óleo torna pouco aceitável sua aplicação direta na pele. Nosso grupo de pesquisa propôs a formulação de nanoemulsões contendo o óleo, uma vez que estes sistemas, além de hidrofílicos, possuem pequeno tamanho de gotícula e alta área de superfície, o que pode melhorar a penetração de substâncias através da pele. O único inconveniente destes é a sua baixa viscosidade, que pode ser contornado por sua incorporação em um hidrogel. No presente estudo, foi desenvolvida uma formulação de hidrogel contendo a nanoemulsão de óleo de copaíba (Copaifera multijuga Hayne) e avaliado seu perfil de permeação/retenção cutânea no modelo de pele de orelha suína. A viabilidade de incorporação da nanoemulsão em dois agentes geleificantes (Carbopol 980® e quitosana) foi testada. No período de sete dias, a formulação de quitosana, ao contrário da formulação de Carbopol 980® (CARB-NE) que permaneceu estável por 60 dias, apresentou visível instabilidade e aumento dos valores de tamanho de gotícula e índice de polidispersão. Devido a isto, a formulação CARB-NE foi escolhida para dar continuidade aos estudos de perfil reológico e de permeação/retenção cutânea. O perfil reológico de CARB-NE foi caracterizado como pseudoplástico, assim como o do hidrogel controle, o que indica que a nanoemulsão não interferiu na matriz polimérica do hidrogel. A formulação CARB-NE aumentou significativamente a penetração do componente β-cariofileno na derme comparada com a nanoemulsão não incorporada em hidrogel. Não houve um aumento da penetração na epiderme, e os valores não foram significativamente diferentes para as duas formulações. Portanto, o hidrogel de Carbopol 980® demonstrou ser o melhor agente geleificante para a nanoemulsão de copaíba, já que permaneceu estável durante o tempo testado e aumentou a penetração de β-cariofileno na pele, especialmente na derme, camada de interesse no tratamento da inflamação pela via tópica. / Copaiba oil is a natural product widely used in folk medicine of the Amazon region mostly to treat diseases related to inflammation. Previous studies have shown that the oil extracted from Copaifera multijuga Hayne has a promising anti-inflammatory activity, as well as its major component, β-caryophyllene. However, the unctuous nature of this oil makes it slightly acceptable to apply directly to the skin. Our research group has proposed the formulation of nanoemulsions containing copaiba oil, since these systems are hydrophilic, have a small droplet size and high surface area, which can improve the penetration of substances through the skin. The only disadvantage of these systems is their low viscosity that can be modified by incorporating it into a hydrogel. In the present study, we developed a hydrogel formulation containing the nanoemulsion of copaiba oil (Copaifera multijuga Hayne) and evaluated its skin permeation/retention profile in porcine ear skin model. The feasibility of incorporating the nanoemulsion into two gelling agents (Carbopol® 980 and chitosan) was assessed. Within seven days, chitosan formulation had increased values for droplet size and polydispersity index, in opposite to Carbopol® 980 formulation (CARB-NE), which continued stable for 60 days. Due to this, the formulation CARB-NE was chosen to continue studies of the rheological profile and skin permeation/retention profile. The rheological profile of CARB-NE was characterized as pseudoplastic, the same was observed for the control hydrogel, which indicates that the nanoemulsion had no effect on the hydrogel polymer matrix. The CARB-NE formulation significantly increased the penetration of β-caryophyllene in the dermis compared to the nanoemulsion not incorporated. There was no increase in the epidermis permeation, nor the values were significantly different for the two formulations. Therefore, the hydrogel Carbopol® 980 proved to be the best gelling agent for copaiba nanoemulsion since it remained stable over the tested time and increased β-caryophyllene penetration in the skin, especially in the dermis, the layer of interest in the treatment of topical inflammation.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Due to the negative aspects obtained by the discriminated use of chemical insecticides, essential oils appear as a natural alternative in the control of the Ae Aegypti mosquito. However, these oils present some limitations that can be overcome through the use of microemulsions (MEs) that increase the solubilization of the active principle and stability of the system. The combination of MEs with polymeric hydrogels can further preserve the structure in aqueous medium. Thus, the objective of this work was to develop and characterize MEs with essential oil of Syzygium aromaticum (OESA) dispersed in hydrogels based on poly (hydroxyethyl methacrylate), p (HEMA). OESA has as main component eugenol that has potential larvicidal effect against the mosquito Aedes aegypti. We sought a system that in aqueous media allows the active principle release, enabling a reduction in the proliferation of the mosquito vector. The ME preparation consisted from OESA, Tween 80 (surfactant) and water. The incorporation of an inorganic phase from methacryloxypropyltrimethoxysilane (MPTS) and ethylene glycol dimethacrylate crosslinking agent (EDGMA) influenced the final structure of the polymeric hydrogels favoring the formation of more rigid and crosslinked polymers, increasing the stability thermal, but decreasing the capacity of water uptake (swelling). The water uptake in the system influences the release kinetics in matrix systems. The composition of the hydrogels influenced the mortality rates of Ae. aegypti in the first 24 hrs, ranging from 11.6 to 66.6% depending on the combination of whether or not MPTS and EDGMA were present in the sample. The hydrogels presented prolonged larvicidal action up to 48 hours, ranging from 30 to 81.6% of the mortality index of the larvae. In this way, the system proved to be promising for prolonged larvicidal action. / Devido aos aspectos negativos associados ao uso indiscriminado de inseticidas químicos, os óleos essenciais surgem como alternativa natural no controle do mosquito Ae Aegypti. No entanto, estes óleos apresentam algumas limitações que podem ser superadas a partir da utilização de microemulsões (MEs) que possibilitam o aumento da solubilização do princípio ativo e estabilidade do sistema. A combinação de MEs com hidrogéis poliméricos pode ainda preservar a estrutura em meio aquoso. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar MEs com óleo essencial de Syzygium aromaticum (OESA) dispersas em hidrogéis a base de poli (metacrilato de hidroxietila), p(HEMA). OESA tem como principal componente o eugenol que possui potencial efeito larvicida contra o mosquito Aedes aegypti. Buscou-se um sistema que em meio aquoso possibilite a liberação do princípio ativo, possibilitando uma redução na proliferação do mosquito vetor. A preparação da ME consistiu na mistura de OESA, tensoativo Tween 80 e água. A incorporação de uma fase inorgânica a partir do metacrilóxi-propiltrimetóxisilano (MPTS) e de agente reticulante dimetacrilato de etileno glicol (EDGMA) influenciou na estrutura final dos hidrogéis poliméricos favorecendo a formação de polímeros mais rígidos e com cadeia reticulada, aumentando a estabilidade térmica, porém diminuindo a capacidade de captação de água (intumescimento). A absorção de água no sistema influencia na cinética de liberação em sistemas matriciais. A composição dos hidrogéis influenciou nos índices de mortalidade das larvas de Ae. aegypti nas primeiras 24 hs, variando de 11,6 a 66,6 % dependendo da combinação presente ou não de MPTS e EDGMA na amostra. Os hidrogéis apresentaram ação larvicida prolongada até 48 hs, variando de 30 a 81,6 % o índice de mortalidade das larvas. Desta forma, o sistema se mostrou promissor para uma ação larvicida prolongada. / São Cristóvão, SE

Orientador: Edvaldo Sabadini, Fred Yukio Fujiwara / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T09:00:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Egidio_FernandadoCarmo_D.pdf: 2263055 bytes, checksum: 940b47bd50de20f4597683b091bd3faf (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O modelo de dois sítios, utilizado nos estudos de relaxação do solvente em soluções de carboidratos, pode ser transposto de forma satisfatória para soluções de polímeros hidrofílicos. Polímeros que possuem hidrogênios lábeis, isto é, que possuem hidrogênios disponíveis para troca química com os hidrogênios da água, causam aumento da taxa de relaxação spin-spin do solvente, R2, em relação ao valor obtido para a água pura O efeito torna-se mais intenso na medida em que a concentração dos polímeros aumenta. Polímeros que não possuem hidrogênios lábeis não alteram significativamente o R2 do solvente, pois o mecanismo de troca química não é estabelecido. A relaxação do solvente pode ser usada para estudar o processo de transição sol-gel em sistemas poliméricos. Conforme o gel e formado, as moléculas de água começam a ser confinadas e a taxa de relaxação do solvente aumenta significativamente. A estrutura de hidrogéis supramoleculares formados entre PEG e a-CD, a qual possui uma cavidade hidrofóbica em relação ao seu exterior hidrofílico, dependem das concentrações de seus constituintes e da massa molar do polímero. Quanto maior a massa molar do polímero, menor o numero de pontos de reticulação e mais frágil será o hidrogel. A partir da entrada de 2 moléculas de a-CD em uma cadeia de PEG linear 1.470 Da, a complexação torna-se mais intensa, levando ao recobrimento de toda a cadeia polimérica. A cinética de gelação entre a-CD e PEG, estudada por medidas do tempo de relaxação spin-spin (T2 = 1/R2) do solvente, fornece um perfil de curva que pode explicar o processo de complexação e formação do gel como um todo. A liberação e o confinamento de moléculas de água são refletidos no tempo de relaxação spin-spin destas. Ao liberar moléculas de água, observa-se uma diminuição nos valores de R2 da água até um ponto mínimo, a partir do qual os valores começam a aumentar devido ao confinamento destas moléculas / Abstract: The two sites model used in the studies of solvent relaxation in carbohydrate solutions was also applied for hydrophilic polymer solutions. Polymers with labile hydrogen atoms, meaning they have hydrogen available for chemical exchange with the hydrogen atoms of water, increase the solvent spin-spin relaxation rate, R2, relative to the pure water. The effect becomes more intense as the polymer concentration increases. Polymers without labile hydrogen do not affect significantly R2 of the solvent, because the chemical exchange mechanism is not established in this case. The solvent relaxation can be used to study the process of sol-gel transition in polymer systems. When the gel is formed, the water molecules become confined and the solvent relaxation rate increases significantly. The structure of supramolecular hydrogels formed from PEG and a-CD, which has a hydrophobic cavity and exterior hydrophilic, depends on the concentration of the constituents and the molar mass of the polymer. The higher is the molar mass of the polymer, the fewer is the crosslinking points and more the fragile is hydrogel. Since the inclusion of two a-CD molecules in a chain of linear PEG 1470 Da, the complexation becomes more intense, leading to the full inclusion complex. The kinetics of hydrogel formation between a-CD and PEG was studied by relaxation time measurements of the spin-spin (T2 = 1/R2) of the solvent, provides a curve, whose shape can used to explain the process of complexation and the gelation process at all. The release and confinement of water molecules of the gel are affect spin-spin relaxation the time of the water molecules. The releasing of the water molecules, results in the decreasing of R2 up to a minimum value, and beyond this point the values increases again, due to confinement of these molecules / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this work was the development of nanostructured formulations containing M. alternifolia essential oil. Polymeric nanocapsules and nanoemulsions (10 mg/mL) were prepared by the interfacial deposition of preformed polymer method and spontaneous emulsification, respectively. The formulations were evaluated in relation to their physicochemical characteristics (particle size, polydispersity index, zeta potential, pH and oil content). Formulations presented oil content of about 96%, nanometric mean size (160-220 nm), polydispersity index below 0.25 and negative zeta potential. The pH values were 6.43 ± 0.37 and 5.98 ± 0.00 for nanoemulsions and nanocapsules, respectively. The inclusion of oil in nanocapsules showed higher protection against volatilization. The analysis of mean size and polydispersity index of the formulations presented no significant alteration during 60 days of storage time (at 25 °C, protected from light). The in vitro antifungal activity of the formulations was evaluated through the study of the inhibition growth profile of Candida albicans yeast. In addition, the antifungal activity against Trichophyton rubrum was studied using two different in vitro models of dermatophyte nail infection. The effect of nanostructures on the growth curve of C. albicans showed inhibition and control of its growing. Nail infection models demonstrated the ability of the formulations in reducing the T. rubrum growth, and the inclusion of oil in nanocapsules was more efficient. The development of hydrogels containing the nanostructured systems were carried out. The semisolid formulations showed adequate properties for topical administration. The topical antiedematogenic effect was evaluated by ear thickness measurement before and 24 h after UVB radiation. Hydrogels containing the colloidal systems showed effect, unlike to hydrogel containing the free oil. The in vivo healing effect of hydrogels was evaluated by regression of the wound in the rat skin. Hydrogel containing the nanocapsules presented higher activity in comparison to the positive control (hydrogel containing allantoin). Analyses of the oxidative stress showed an increase of glutathione, vitamin C and catalase levels after the treatment with the hydrogel containing the nanocapsules prepared with melaleuca essential oil. / O principal objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de formulações nanoestruturadas contendo o óleo essencial de Melaleuca alternifolia. Suspensões de nanocápsulas poliméricas e nanoemulsões (10 mg/mL) foram preparadas pelos métodos de deposição interfacial de polímero pré-formado e emulsificação espontânea, respectivamente, e avaliadas em relação as suas características físico-químicas (tamanho de partícula, índice de polidispersão, potencial zeta, pH e determinação do conteúdo de óleo). As formulações apresentaram rendimento em óleo de, aproximadamente, 96%, diâmetro médio nanométrico (160-200 nm), índice de polidispersão inferior a 0,25 e potencial zeta negativo. Os valores de pH foram de 6,43 ± 0,37 e 5,98 ± 0,00 para nanoemulsões e suspensões de nanocápsulas, respectivamente. A nanoencapsulação do óleo apresentou uma maior proteção deste frente à volatilização. As análises de tamanho médio de partícula e índice de polidispersão não apresentaram alterações durante 60 dias de armazenamento, a uma temperatura de 25 °C, ao abrigo da luz. A avaliação da atividade antifúngica das formulações foi realizada, através do estudo do perfil de inibição do crescimento da levedura de Candida albicans. Adicionalmente, a atividade antifúngica também foi testada frente ao Trichophyton rubrum, utilizando dois diferentes modelos de infecção ungueal. O efeito das nanoestruturas na curva de crescimento da levedura demonstrou inibição e controle do crescimento. Nos modelos de infecção de unha foi possível evidenciar a habilidade das formulações em reduzir o crescimento do T. rubrum, obtendo-se resultados promissores para as nanocápsulas. O estudo de desenvolvimento de hidrogéis contendo os sistemas nanoestruturados propostos neste trabalho foi, também, realizado. As formulações semissólidas desenvolvidas apresentaram propriedades adequadas para aplicação tópica. Ainda, o efeito antiedematogênico tópico foi avaliado pela medida da espessura da orelha de camundongos antes a após 24 horas de exposição à radiação. Os hidrogéis contendo os sistemas coloidais desenvolvidos demonstraram atividade, ao passo que o gel contendo o óleo livre não apresentou efeito. Adicionalmente, o efeito cicatrizante in vivo dos hidrogéis foi avaliado através da regressão da área da ferida na pele de ratos. No modelo de cicatrização, o hidrogel contendo as nanocápsulas apresentou atividade superior ao controle positivo (hidrogel contendo alantoína). Análises de marcadores de estresse oxidativo demonstraram aumento nos níveis de glutationa, vitamina C e catalase após o tratamento com o hidrogel contendo as nanocápsulas preparadas com o óleo essencial de melaleuca.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2015-12-09T13:39:55Z No. of bitstreams: 1 ernestodasilveiragoulartguimaraes.pdf: 2498729 bytes, checksum: 6d75444a1433ed6c93931367c98d37a4 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2015-12-09T13:51:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ernestodasilveiragoulartguimaraes.pdf: 2498729 bytes, checksum: 6d75444a1433ed6c93931367c98d37a4 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-09T13:51:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ernestodasilveiragoulartguimaraes.pdf: 2498729 bytes, checksum: 6d75444a1433ed6c93931367c98d37a4 (MD5) Previous issue date: 2015-03-11 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A doença obstrutiva pulmonar crônica é quarta maior causa de morte no mundo. Abordagens utilizando a engenharia de tecidos para tratar tal condição estão ganhando destaque na comunidade acadêmica. Uma fonte viável de células-tronco pluripotentes, assim como protocolos de diferenciação altamente eficientes são necessários para dar sustentação à regeneração do tecido alveolar lesados. O cultivo de células-tronco embrionárias microencapsuladas em hidrogéis tridimensionais em microgravidade modelada recentemente mostrou ser mais eficaz para a diferenciação de células epiteliais alveolares que protocolos bidimensionais padrões. Tendo em vista este protocolo, o objetivo deste trabalho foi de avaliar a influencia de uma nova matriz de encapsulamento feita de colágeno tipo I comparado à matriz de encapsulamento padrão de alginato para diferenciação e crescimento de células tronco embrionárias de camundongos (E14 12 delta S) para um fenótipo de células epiteliais alveolares, utilizando meio condicionado de células A549 como indutor de diferenciação. Foi realizada a caracterização físico-química do novo material hidrogélico (deformação por secagem, percentual de água, análise topográfica e cinética de transporte molecular), determinação do crescimento dos agregados celulares e o numero total final de células viáveis ao final do experimento. Foram analisamos marcadores gênicos de diferenciação para endoderme (FOXA2, SOX17 e CXCR4) e tecido epitelial pulmonar (SPA, SPB e SPC) na metade e ao final do experimento. O novo material apresentou uma capacidade aprimorada de transporte de massas devido à natureza de sua estrutura mais porosa e hidrofílica, com fibras aparentes bem definidas. As células apresentaram uma maior curva de crescimento dentro do novo material assim como maior numero total de células viáveis ao final do experimento. A análise genética de marcadores de endoderme mostrou que a nova matriz de colágeno propicia uma aparente diferenciação mais rápida em endoderme que na matriz de alginato, assim como, inicia mais rapidamente a expressão aparente de marcadores de células epiteliais alveolares (SPA e SPB, mas não SPC). Este trabalho mostra que microcápsulas de colágeno tipo I são aparentemente uma matriz melhor para crescimento e diferenciação em microgravidade modelada de células-tronco embrionárias para a produção in vitro de células epiteliais alveolares. Palavras / Chronic obstructive pulmonary disease is the fourth leading cause of death worldwide. Approaches using tissue engineering to treat this condition have recently gained prominence in the academic community. A viable source of pluripotent stem cells, as well as highly efficient differentiation protocols is needed to support the regeneration of injured alveoli. Culture of embryonic stem cells in three-dimension microencapsulated hydrogels in modeled microgravity has recently been shown to be more effective for the differentiation of alveoli epithelium cells than standard two-dimensional protocols. Given this protocol, the aim of this study was to evaluate the influence of a new encapsulation matrix made of collagen type I compared to standard encapsulation material of alginate for the differentiation and growth of mouse embryonic stem cells (E14 12 delta S) towards alveoli epithelium phenotype using A549-cells conditioned medium as inducer of the differentiation. Was performed a physical-chemical characterization of the new hydrogel material (drying deformation, water percentage, topographical analysis and molecular transport kinetics analysis) as well as the growth of cellular aggregates and total number of viable cells at the end of the experiment. Gene markers were analyzed for endoderm differentiation (FOXA2, SOX17 and CXCR4) and alveoli epithelial tissue (SPA, SPB and SPC) at the middle and at the end of the experiment. The new material shows an enhanced mass transport ability due to its own porously and hydrophilic structure nature with well-defined apparent fibers. Cells exhibited a higher growth curve as well as a higher total number of viable cells at the end of the experiment. Genetic analysis for markers of endoderm showed that new collagen matrix apparently provides a faster endoderm differentiation than the alginate matrix, and starts the apparent expression of alveolar epithelium markers (SPA and SPB, but not SPC) sooner. This work showed that collagen type I microcapsules are apparently a better matrix for growth and differentiation in modeled microgravity of embryonic stem cells for in vitro production of alveolar epithelial cells.

Orientador: Fauze Ahmad Aouada / Resumo: Neste trabalho, primeiramente foram desenvolvidos hidrogéis nanocompósitos baseados em poli(ácido metacrílico) (PMAA) e nanoargilas cloisita-Na+, laponitas RD (Lpt RD) e RDS (Lpt RDS) por meio de polimerização via radical livre. A formação do nanocompósito e o grau de dispersão das nanoargilas junto a matriz polimérica foram investigados por análise de FTIR, MEV e DRX. A presença do argilomineral se apresentou um fator importante no que diz respeito ao aumento da capacidade de absorver água (Q) dos hidrogéis, atingindo um máximo em 5% de incorporação das Lpts no PMAA, além de uma melhora na estabilidade térmica dos nanocompósitos comprovada por TG. Assim como as nanocargas, o pH do meio também é um fator determinante para o controle do intumescimento. Pois, os grupos carboxílicos do PMAA sofrem ionização dependendo do pH da solução, aumentando assim o intumescimento do hidrogel. Segundo, foi realizado um estudo relativo à eficiência da adsorção pelos nanocompósitos (nanoargilas Lpt RD, Lpt RDS e cloisita-Na+) do herbicida paraquat (PQ) e sua posterior liberação em solução aquosa. Mais uma vez a presença do argilomineral se mostrou relevante, aumentando para 100% de eficiência no carregamento para nanocompósitos constituídos por 20% de nanoargilas. As adsorções em todas as formulações dos nanocompósitos se ajustaram à isoterma de Langmuir. Enquanto o modelo de isoterma de Freundlich foi o melhor modelo para a matriz sem nanoargila. Todas as isotermas apresentaram perfil de ads... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, initially, nanocomposite hydrogels based on poly(methacrylic acid) (PMAA), closite-Na+, laponite RD (Lpt RD) and laponite RDS (Lpt RDS) nanoclays were synthesized from free radical polymerization. The formation of the nanocomposite and the degree of dispersion of the nanoclays into polymeric matrices were investigated by FTIR, SEM, and XRD techniques. The presence of the clay mineral was a significant factor because it increased the capacity of water absorption (SD) of the hydrogels, reaching a maximum of 5% of Lpts into PMAA. Besides, the thermal stability of the nanocomposites, confirmed by TG, was increased by clay presence. As the nanofillers, the pH of the environment is also a determinant factor for the control of swelling. Because the carboxyl groups of the PMAA undergo ionization depending on the pH of the solution, increasing the swelling of the hydrogel. Then, a study was carried out on the adsorption efficiency of the herbicide paraquat (PQ) using hydrogel nanocomposites (with Lpt RD, Lpt RDS, and cloisite-Na+ nanoclays) as adsorbent materials. After, its release properties were investigated in aqueous solution. The presence of nanoclay was again relevant, increasing to 100% its loading efficiency for nanocomposites made up of 20% nanoclays. Adsorption in all nanocomposite formulations fitted the Langmuir isotherm. Already, the paraquat sorption results followed the Freundlich isotherm model. All isotherms had favorable adsorption profiles, and it pre... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor