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La nisine est un peptide antimicrobien produit par la souche de Lactococus lactis subsp. lactis, autorisée pour des applications alimentaires par le comité d'experts sur les additifs alimentaires et les aliments de l'Organisation des Nations Unies pour l’Alimentation et l'Agriculture et de l’Organisation Mondiale de la Santé (FAO / OMS). La nisine peut être appliquée, par exemple, pour la conservation des aliments, la biopréservation, le contrôle de la flore de fermentation, et potentiellement comme agent antimicrobien clinique. Le piégeage de bactéries capables de produire de la nisine dans des billes d'alginate de calcium est ainsi une voie prometteuse pour immobiliser des cellules actives et prolonger la durée de conservation des aliments. Le travail de thèse visait à concevoir des emballages actifs en biopolymère renfermant des bactéries lactiques bioprotectrices (LAB) pour contrôler la croissance de micro-organismes indésirables dans les aliments, en particulier L. monocytogenes. La stabilité mécanique et chimique des billes d'alginate a d’abord été améliorée, et l'efficacité d'encapsulation a été accrue. Des capsules « alginate / pectine (A / P) » ont été préparés comme premières microsphères, par une technique d'extrusion. La production de nisine par Lactococcus lactis subsp. lactis encapsulé dans différents états physiologiques (phase exponentielle, phase stationnaire) a été étudiée. Les résultats ont montré que les billes composites (A/P) avaient de meilleurs propriétés que celles formulées avec de l'alginate ou de la pectine pure. L’association de l'alginate et de la pectine induit un effet synergique qui a amélioré les propriétés mécaniques des microbilles. La deuxième partie du travail a concerné la mise au point de microcapsules à cœur liquides avec une membrane d'hydrogel d'alginate et d'un noyau de gomme de xanthane. Les résultats ont montré que ces microcapsules contenant L. lactis encapsulé durant la phase exponentielle dans une matrice d’alginate et un noyau nutritif de gomme xanthane ont donné les meilleurs résultats et présentent une activité anti-listeria intéressante. Ces microbilles ont enfin été appliquées pour la conservation des aliments et en particulier dans des emballages alimentaires actifs. Des films (HPMC, amidon) ont été élaborés en piégeant des perles d'«alginate actifs/gomme xanthane» enrichies en L. lactis dans des films d’emballage et appliqués pour la conservation des aliments / Nisin is an antimicrobial peptide produced by strains of Lactococus lactis subsp. lactis, recognized as safe for food applications by the Joint Food and Agriculture Organization/World Health Organization (FAO/WHO). Nisin could be applied, for shelf-life extension, biopreservation, control of fermentation flora, and potentially as clinical antimicrobials. Entrapment of bacteria able to produce nisin in calcium alginate beads is promising way for cells immobilization in active films to extend food shelf-life. The present PhD work aimed to design biopolymeric active packaging entrapping bioprotective lactic acid bacteria (LAB) and control undesirable microorganisms growth in foods, particularly L. monocytogenes. First, the mechanical and chemical stability of the alginate beads were improved, and consequently the effectiveness of encapsulation was increased. Alginate/pectin (A/P) biopolymers were prepared, as first microspheres design, by extrusion technique to encapsulate nisin-producing Lactococcus lactis subsp. lactis in different physiological state (exponential phase, stationary phase). Results showed that A/P composite beads were more efficient to increase beads properties than those formulated with pure alginate or pectin. Association of alginate and pectin induced a synergistic effect which improved microbeads mechanical properties. As a second microspheres design, aqueous-core microcapsules were prepared with an alginate hydrogel membrane and a xanthan gum core. Results showed that microcapsules with L.lactis in exponential state encapsulated in alginate membrane and aqueous-core based on xanthan gum with nutrients gave the best results and exhibit interesting antilisterial activity. These microparticles were applied in food preservation and particularly in active food packaging. A novel bioactive films (HPMC, starch) was developed and tested, entrapping active beads of alginate/xanthan gum core-shell microcapsules and alginate/pectin hydrogel enriched with L.lactis

This thesis reports an investigation of hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) as a new solid-surface room-temperature phosphorescence (SSRTP) sample matrix. The high background phosphorescence originating from filter paper substrates can interfere with the detection and quantitation of trace-level analytes. High-purity grades of HPMC were investigated as SSRTP substrates in an attempt to overcome this limitation. When compared directly to filter paper, HPMC allows the spectroscopist to achieve greater sensitivity, lower limits of detection (LOD), and lower limits of quantitation (LOQ) for certain phosphor/heavy-atom combinations since SSRTP signal intensities are stronger. For example, the determination of the analytical figures of merit for a naphthalene/sodium iodide/HPMC system resulted in a calibration sensitivity of 2.79, LOD of 4 ppm (3 ng), and LOQ of 14 ppm (11 ng). Corresponding investigations of a naphthalene/sodium iodide/filter paper system produced a calibration sensitivity of 0.326, LOD of 33 ppm (26 ng), and LOQ of 109 ppm (86 ng). Extended purging with dry-nitrogen gas yields improved sensitivities, lower LOD's, and lower LOQ's in HPMC matrices when LOD and LOQ are calculated according to the IUPAC guidelines.To test the universality of HPMC, qualitative SSRTP spectra were obtained for a wide variety of probe phosphors offering different molecular sizes, shapes, and chemical functionalities. Suitable spectra were obtained for the following model polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs): naphthalene, p-aminobenzoic acid, acenaphthene, phenanthrene, 2-naphthoic acid, 2-naphthol, salicylic acid, and triphenylene.Filter paper and HPMC substrates are inherently anisotropic, non-heterogeneous media. Since this deficiency cannot be addressed experimentally, a robust statistical method is examined for the detection of questionable SSRTP data points and the deletion of outlying observations. If discordant observations are discarded, relative standard deviations are typically reduced to less than 10% for most SSRTP data sets. Robust techniques for outlier identification are superior to traditional methods since they operate at a high level of efficiency and are immune to masking effects.The process of selecting a suitable sample support material often involves considerable trial-and-error on the part of the analyst. A mathematical model based on Hansen's cohesion parameter theory is developed to predict favorable phosphor-substrate attraction and interactions. The results of investigations using naphthalene as a probe phosphor and sodium iodide as an external heavy-atom enhancer support the cohesion parameter model.This document includes a thorough description of the fundamental principles of phosphorimetry and provides a detailed analysis of the theoretical and practical concerns associated with performing SSRTP. In order to better understand the properties of both filter paper and HPMC, a chapter is devoted to the discussion of the cellulose biopolymer. Experimental results and interpretations are presented and suggestions for future investigations are provided. Together, these results provide a framework that will support additional advancements in the field of solid-surface room-temperature phosphorescence spectroscopy. / Ph. D.

Devido a acidez e sazonalidade da acerola (Malpighia emarginata DC), grande parte da produção do fruto é destinada ao processamento industrial para que sejam comercializados como sucos ou polpas. Esse processamento gera um resíduo que atualmente é descartado ou utilizado em pequenas quantidades como adubo. Apesar de ser subutilizado, o resíduo de acerola apresenta elevada concentração de compostos como vitamina C, fenólicos, antocianinas, flavonoides, proantocianidinas, carotenoides, dentre outros. Nesse contexto, esse trabalho teve como objetivo a extração de compostos ativos desse resíduo industrial e o desenvolvimento de um sistema para veiculação do mesmo, através de filmes de desintegração oral, que são de fácil administração e apresentam rápida disponibilidade. O resíduo de acerola foi seco em estufa de convecção nas temperaturas de 40, 50 e 60° C com velocidade constante de ar (1,6 m/s) e camada fina (6 mm). Os parâmetros dos modelos de Lewis, Henderson & Pabis, Page, Page Modificado e Logaritimico foram ajustados aos dados experimentais de secagem. A variação da atividade antioxidante e de sus principais compostos (flavonoides, proantocianidinas e vitamica C) foi estudada em função do tempo de secagem nas diferentes temperaturas. A melhor condição determinada na secagem (40°C) passou por extração solvente hidroalcoolico 70% (v/v) e foi incorporado nos filmes de desintegração oral (FDOs) produzidos por tape casting utilizando-se hidroxipropilmetilcelulose (HPMC), carboximetilcelulose (CMC) e amido pré gelatinizado como macromoléculas. De um modo geral, os modelos de Lewis, Henderson & Pabis, Page Modificado e Logaritimico demonstraram bom R2 para todas as temperaturas (0,98849-0,99961), mas na maioria dos parâmetros estatísticos, Page foi sutilmente melhor. A temperatura de 40°C foi a melhor condição para secar o resíduo de acerola, pois apresentou melhores resultados para atividade antioxidante por ORAC (176,85 µmol de Trolox/g de resíduo seco), vitamina C (3,03 mg/ g de resíduo seco), flavonoides (637,17µg equivalente de quercitina/ g de resíduo seco) e proantocianidinas totais (26,43 mg equivalente tanino quebracho/ g de resíduo seco). O resíduo seco a 40°C passou por extração solvente hidroalcoolico 70% (v/v) e foi incorporado nos filmes de desintegração oral (FDOs) produzidos por tape casting utilizando-se hidroxipropilmetilcelulose (HPMC), carboximetilcelulose (CMC) e amido pré gelatinizado como macromoléculas. Os filmes apresentaram liberação in vitro máxima em 10 minutos. O filme de CMC demonstrou maior capacidade redutora seguido do amido e HPMC. O filme de amido apresentou baixa tensão na ruptura indicando propriedades mecânicas inferiores aos demais polímeros. O filme de HPMC, apresentou elevada hidrofilicidade e maior redução da capacidade redutora de 38 e 61% na estabilidade em condições normais (25°C, UR 60%) e acelerada (40°C, 75%) por 28 dias. Portanto, os filmes de CMC se adequam as características para produção e comercialização de FDOs. Os resultados desse trabalho podem contribuir para o desenvolvimento de novos produtos secos com alta qualidade, especialmente aqueles que utilizam resíduos industriais e também impulsionar a produção de FDOs em larga escala por tape casting. / Due to the acidity and seasonality of the acerola (Malpighia emarginata DC), much of the fruit production is destined for industrial processing so that they can be commercialized as juices or pulps. This processing generates a residue that is currently discarded or used in small amounts as fertilizer. Despite being underutilized, the acerola residue presents a high concentration of compounds such as vitamin C, phenolics, anthocyanins, flavonoids, proanthocyanidins, carotenoids, among others. In this context, this project aims the extraction of active compounds of industrial residue and development of a vehicle system of those through oral disintegrating films, which are easy to administer, present precise dosage and rapid availability. Acerola residue was dried in a convective oven in temperatures of 40, 50 e 60°C with velocity air constant (1.6 m/s) and thin layer (6 mm). The parameters of the Lewis, Henderson & Pabis, Modified Page and Logarithmic Model parameters were adjusted to the experimental drying data. The variation of antioxidant activity and its main compounds (flavonoids, proanthocyanidins and vitamin C) was studied as a function of drying time at different temperatures. The best condition determined in drying (40°C) was extracted with hydroalcoholic solvent 70% (v/v) and incorporated into the films of oral disintegration (FDOs) produced by tape casting using hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), carboxymethylcellulose (CMC) and pregelatinized starch as macromolecules. In general, the Lewis, Henderson & Pabis, Modified Page and Logarithmic models demonstrated good R2 for all temperatures (0.94949-0.99961), but for most statistical parameters, Page was subtly better. The temperature of 40°C was the best condition to dry acerola residue since it showed best results for antioxidante activity by ORAC (176.85 µmol de Trolox/g dry matter), vitamin C (3.03 mg/g dry matter), flavonoids (637.17 µg quercitin equivalent/g dry matter) and proantocianidins totais (26.43 mg tannin quebracho equivalent/g dry matter). The films showed maximum in vitro release in 10 minutes. The CMC film demonstrated higher reducing capacity followed by starch and HPMC. In the characterization, starch films showed low tensile strength. HPMC films showed good hydrophilicity but greater reduction of 38 and 61% in stability under normal (25°C, 60% RH) and accelerated (40°C, 75%) conditions for 28 days. The results of this work can contribute to the development of new high quality dry products, especially those that use industrial waste, as well as to boost the production of large-scale FDOs by tape casting.

Os materiais em estado sólido têm papel importante no desenvolvimento da tecnologia e na produção da forma farmacêutica, pois atuam como um dos principais constituintes das formulações. As dimensões das partículas sólidas normalmente influenciam a dissolução dos fármacos, visto que esta depende da área superficial exposta ao meio líquido. O presente trabalho estuda a influência do tamanho das partículas sólidas na liberação de fármacos contidos no sistema matricial. foram analisados comprimidos matriciais formados por hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) (A) e fármacos (isoniazida (INH), fármaco hidrossolúvel (B) ou rifampicina (RMP) fármaco com baixa solubilidade(C)). Os pós para elaboração das formulações foram separados por tamisação, segundo classificação da USP XXIII, em quatro tamanho de partículas, partículas não homogêneas (branco), t≥0,425 , 0,177≤*t<0,250 e t<0,150 (t= tamanho em mm) e identificadas como A0, A1, A2, A3, B0, B1, B2, B3 e C0, C1, C2, C3, respectivamente. Por compressão direta foram preparados comprimidos matriciais de 250 mg, contendo, no primeiro tipo de formulação, 150 mg de isoniazida; 2,5 mg de estearato de magnésio e. 97,5 mg de HPMC e na segunda formulação mudou-se a constituição da fórmula, utilizando como fármaco 150 mg de rifampicina e os demais constituintes permaneceram os mesmos. As formulações foram obtidas pela combinação dos pós, mantendo-se constante a força de compressão, umidade do ambiente e demais variáveis, em A0B0, A1B1, A2B2, A3B3, A0C0, A0C1, A0C2, A0C3, A1C0, A1C1, A1C2, A1C3, A2C0, A2C1, A2C2, A2C3, A3C0, A3C1, A3C2 e A3C3. Os resultados das análises física e físico-química apresentaram claramente a influência do tamanho da partícula sólida sobre os parâmetros dos comprimidos matriciais estudados. Através da análise estatística dos parâmetros farmacocinéticos, Qmax e AUC, pode-se concluir que as formulações A1B1, A2B2, A3B3, A0C3, A1C1, A1C2, A1C3 e A2C1 apresentaram diferenças significativas entre as médias, quando comparada ao padrão. / The present work studies the solid particle size\'s influence of the rifampin and hydroxypropylmetylcellulose in kinetic release profile of the drug in matrix systems. The matrix tablets were formed by HPMC (A), isoniazid (B) and rifampin (C). The powders were classified by sieving in four different particle size distribution. (See table in file PDF) The twenty formulations were prepared by direct compression of the rifampin or isoniazid (150 mg), magnesium stearat (2,5 mg) and HPMC in order to obtain tablets of 250 mg. The formulations were obtained by the combination of the powders, in A0B0, A1,B1, A2B2, A3B3, A0C0, A0C1, A0C2, A0C3, A1C0, A1C1, A1C2, A1C3, A2C0, A2C1, A2C2, A2C3, A3C3, A3C1, A3C2 e A3C3. The drug release was studied by the dissolution and quantification assay. The dissolution curve represents the accumulated drug release during a period of 10 hours. The matrices dissolution profiles are upset by divergence the drugs and HPMC particle size in formulation. The estatistic analyse (teste t) the pharmacokinetic parameter (Qmax and AUC) show that the formulations A1B1, A2B2, A3B3, A1C1, A1C2, A1C3 and A2C1 are significantly differents when compare whith the standard tablets.

Os materiais em estado sólido têm papel importante no desenvolvimento da tecnologia e na produção da forma farmacêutica, pois atuam como um dos principais constituintes das formulações. As dimensões das partículas sólidas normalmente influenciam a dissolução dos fármacos, visto que esta depende da área superficial exposta ao meio líquido. O presente trabalho estuda a influência do tamanho das partículas sólidas na liberação de fármacos contidos no sistema matricial. foram analisados comprimidos matriciais formados por hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) (A) e fármacos (isoniazida (INH), fármaco hidrossolúvel (B) ou rifampicina (RMP) fármaco com baixa solubilidade(C)). Os pós para elaboração das formulações foram separados por tamisação, segundo classificação da USP XXIII, em quatro tamanho de partículas, partículas não homogêneas (branco), t≥0,425 , 0,177≤*t<0,250 e t<0,150 (t= tamanho em mm) e identificadas como A0, A1, A2, A3, B0, B1, B2, B3 e C0, C1, C2, C3, respectivamente. Por compressão direta foram preparados comprimidos matriciais de 250 mg, contendo, no primeiro tipo de formulação, 150 mg de isoniazida; 2,5 mg de estearato de magnésio e. 97,5 mg de HPMC e na segunda formulação mudou-se a constituição da fórmula, utilizando como fármaco 150 mg de rifampicina e os demais constituintes permaneceram os mesmos. As formulações foram obtidas pela combinação dos pós, mantendo-se constante a força de compressão, umidade do ambiente e demais variáveis, em A0B0, A1B1, A2B2, A3B3, A0C0, A0C1, A0C2, A0C3, A1C0, A1C1, A1C2, A1C3, A2C0, A2C1, A2C2, A2C3, A3C0, A3C1, A3C2 e A3C3. Os resultados das análises física e físico-química apresentaram claramente a influência do tamanho da partícula sólida sobre os parâmetros dos comprimidos matriciais estudados. Através da análise estatística dos parâmetros farmacocinéticos, Qmax e AUC, pode-se concluir que as formulações A1B1, A2B2, A3B3, A0C3, A1C1, A1C2, A1C3 e A2C1 apresentaram diferenças significativas entre as médias, quando comparada ao padrão. / The present work studies the solid particle size\'s influence of the rifampin and hydroxypropylmetylcellulose in kinetic release profile of the drug in matrix systems. The matrix tablets were formed by HPMC (A), isoniazid (B) and rifampin (C). The powders were classified by sieving in four different particle size distribution. (See table in file PDF) The twenty formulations were prepared by direct compression of the rifampin or isoniazid (150 mg), magnesium stearat (2,5 mg) and HPMC in order to obtain tablets of 250 mg. The formulations were obtained by the combination of the powders, in A0B0, A1,B1, A2B2, A3B3, A0C0, A0C1, A0C2, A0C3, A1C0, A1C1, A1C2, A1C3, A2C0, A2C1, A2C2, A2C3, A3C3, A3C1, A3C2 e A3C3. The drug release was studied by the dissolution and quantification assay. The dissolution curve represents the accumulated drug release during a period of 10 hours. The matrices dissolution profiles are upset by divergence the drugs and HPMC particle size in formulation. The estatistic analyse (teste t) the pharmacokinetic parameter (Qmax and AUC) show that the formulations A1B1, A2B2, A3B3, A1C1, A1C2, A1C3 and A2C1 are significantly differents when compare whith the standard tablets.

Devido a acidez e sazonalidade da acerola (Malpighia emarginata DC), grande parte da produção do fruto é destinada ao processamento industrial para que sejam comercializados como sucos ou polpas. Esse processamento gera um resíduo que atualmente é descartado ou utilizado em pequenas quantidades como adubo. Apesar de ser subutilizado, o resíduo de acerola apresenta elevada concentração de compostos como vitamina C, fenólicos, antocianinas, flavonoides, proantocianidinas, carotenoides, dentre outros. Nesse contexto, esse trabalho teve como objetivo a extração de compostos ativos desse resíduo industrial e o desenvolvimento de um sistema para veiculação do mesmo, através de filmes de desintegração oral, que são de fácil administração e apresentam rápida disponibilidade. O resíduo de acerola foi seco em estufa de convecção nas temperaturas de 40, 50 e 60° C com velocidade constante de ar (1,6 m/s) e camada fina (6 mm). Os parâmetros dos modelos de Lewis, Henderson & Pabis, Page, Page Modificado e Logaritimico foram ajustados aos dados experimentais de secagem. A variação da atividade antioxidante e de sus principais compostos (flavonoides, proantocianidinas e vitamica C) foi estudada em função do tempo de secagem nas diferentes temperaturas. A melhor condição determinada na secagem (40°C) passou por extração solvente hidroalcoolico 70% (v/v) e foi incorporado nos filmes de desintegração oral (FDOs) produzidos por tape casting utilizando-se hidroxipropilmetilcelulose (HPMC), carboximetilcelulose (CMC) e amido pré gelatinizado como macromoléculas. De um modo geral, os modelos de Lewis, Henderson & Pabis, Page Modificado e Logaritimico demonstraram bom R2 para todas as temperaturas (0,98849-0,99961), mas na maioria dos parâmetros estatísticos, Page foi sutilmente melhor. A temperatura de 40°C foi a melhor condição para secar o resíduo de acerola, pois apresentou melhores resultados para atividade antioxidante por ORAC (176,85 µmol de Trolox/g de resíduo seco), vitamina C (3,03 mg/ g de resíduo seco), flavonoides (637,17µg equivalente de quercitina/ g de resíduo seco) e proantocianidinas totais (26,43 mg equivalente tanino quebracho/ g de resíduo seco). O resíduo seco a 40°C passou por extração solvente hidroalcoolico 70% (v/v) e foi incorporado nos filmes de desintegração oral (FDOs) produzidos por tape casting utilizando-se hidroxipropilmetilcelulose (HPMC), carboximetilcelulose (CMC) e amido pré gelatinizado como macromoléculas. Os filmes apresentaram liberação in vitro máxima em 10 minutos. O filme de CMC demonstrou maior capacidade redutora seguido do amido e HPMC. O filme de amido apresentou baixa tensão na ruptura indicando propriedades mecânicas inferiores aos demais polímeros. O filme de HPMC, apresentou elevada hidrofilicidade e maior redução da capacidade redutora de 38 e 61% na estabilidade em condições normais (25°C, UR 60%) e acelerada (40°C, 75%) por 28 dias. Portanto, os filmes de CMC se adequam as características para produção e comercialização de FDOs. Os resultados desse trabalho podem contribuir para o desenvolvimento de novos produtos secos com alta qualidade, especialmente aqueles que utilizam resíduos industriais e também impulsionar a produção de FDOs em larga escala por tape casting. / Due to the acidity and seasonality of the acerola (Malpighia emarginata DC), much of the fruit production is destined for industrial processing so that they can be commercialized as juices or pulps. This processing generates a residue that is currently discarded or used in small amounts as fertilizer. Despite being underutilized, the acerola residue presents a high concentration of compounds such as vitamin C, phenolics, anthocyanins, flavonoids, proanthocyanidins, carotenoids, among others. In this context, this project aims the extraction of active compounds of industrial residue and development of a vehicle system of those through oral disintegrating films, which are easy to administer, present precise dosage and rapid availability. Acerola residue was dried in a convective oven in temperatures of 40, 50 e 60°C with velocity air constant (1.6 m/s) and thin layer (6 mm). The parameters of the Lewis, Henderson & Pabis, Modified Page and Logarithmic Model parameters were adjusted to the experimental drying data. The variation of antioxidant activity and its main compounds (flavonoids, proanthocyanidins and vitamin C) was studied as a function of drying time at different temperatures. The best condition determined in drying (40°C) was extracted with hydroalcoholic solvent 70% (v/v) and incorporated into the films of oral disintegration (FDOs) produced by tape casting using hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), carboxymethylcellulose (CMC) and pregelatinized starch as macromolecules. In general, the Lewis, Henderson & Pabis, Modified Page and Logarithmic models demonstrated good R2 for all temperatures (0.94949-0.99961), but for most statistical parameters, Page was subtly better. The temperature of 40°C was the best condition to dry acerola residue since it showed best results for antioxidante activity by ORAC (176.85 µmol de Trolox/g dry matter), vitamin C (3.03 mg/g dry matter), flavonoids (637.17 µg quercitin equivalent/g dry matter) and proantocianidins totais (26.43 mg tannin quebracho equivalent/g dry matter). The films showed maximum in vitro release in 10 minutes. The CMC film demonstrated higher reducing capacity followed by starch and HPMC. In the characterization, starch films showed low tensile strength. HPMC films showed good hydrophilicity but greater reduction of 38 and 61% in stability under normal (25°C, 60% RH) and accelerated (40°C, 75%) conditions for 28 days. The results of this work can contribute to the development of new high quality dry products, especially those that use industrial waste, as well as to boost the production of large-scale FDOs by tape casting.