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Orientador: Nelson Henrique Morgon / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-27T06:46:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sousa_IrandaLuz_M.pdf: 4350481 bytes, checksum: 4727c365170c9b78b50a6edd6ac2ecae (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Por apresentar basicamente fórmulas, o Resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The complete Abstract is available with the full electronic document / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

In response to a need for a natural antimicrobial to replace sodium benzoate, cinnamic acid was chosen. Due to cinnamic acid's solubility issues, α-cyclodextrin was used as a host molecule to form an inclusion complex with the cinnamic acid molecule. The cinnamic acid: α-cyclodextrin inclusion complex was then characterized using phase solubility analysis, proton nuclear magnetic resonance (H-NMR), and solid inclusion. Phase solubility analysis verified the maximum amount of cinnamic acid that α-cyclodextrin was able to host. H-NMR was used to determine the complex association constant, determine the chemical shifts of available protons, and yield a stoichiometry for the complex. The solid inclusion complex allowed for a physical formation of the complex, yielding further information in support of the complex stoichiometry. Microbiological tests were also performed to quantify the antimicrobial abilities of the complex, the guest, and the host against the yeast Saccharomyces cerevisiae and mold Paecilomyces variotii. Results indicated that approximately 990.29 ppm in aqueous solution was the maximum amount of cinnamic acid in the complex. The 2:1 stoichiometry yields an association constant of 21.7 M-1. Results also indicated that the cinnamic acid readily conformed to fit within the α-cyclodextrin host molecule, which remained a rigid structure. An 8.9% weight to weight of cinnamic acid was calculated for the solid inclusion again reinforcing a 2:1 stoichiometry. Microbiological studies showed little to no inhibition power by the complex at varying concentrations against S. cerevisiae and P. variotii. Free cinnamic acid showed greater antimicrobial activity compared with free α-cyclodextrin and the complex. / Master of Science in Life Sciences

As a response of the need for a natural antimicrobial to replace sodium benzoate's use as a preservative in beverages, twenty eight compounds known to have antimicrobial activity were evaluated to quantify their solubility. Twenty three of the compounds evaluated are components of plant essential oils and the remaining five compounds are alkyl esters of para-hydroxybenzoic acid. The test compounds were evaluated for aqueous solubility as well as their solubility in an acid-based beverage mixture. The compounds were found to be practically insoluble (< 100 mg/L), very slightly soluble (100 mg/L – 1,000 mg/L) or slightly soluble (1,000 mg/L to 10,000 mg/L). o-Methoxycinnamaldehyde, trans,trans-2,4-decadienal, cinnamic acid, and citronellol were complexed with α- and β-cyclodextrin and evaluated through phase solubility analyses. The complexes formed showed improved aqueous solubility for all compounds. Complexation with α-CD resulted in an increase of aqueous solubility of o-methoxycinnamaldehyde by 10-fold, trans,trans-2,4-decadienal by 3.2-fold, cinnamic acid by 6.3-fold, and citronellol by 8-fold. In addition, complexation with β-CD resulted in an increase of aqueous solubility of o-methoxycinnamaldehyde by 1.6-fold, trans,trans-2,4-decadienal by 3.1-fold, cinnamic acid by 1.7-fold, and citronellol by 1.6- fold. The storage stability of the α-CD complexes of o-methoxycinnamaldehyde trans,trans-2,4-decadienal and citronellol were evaluated for 7 days in an acid-based beverage solution by SPME GC-MS. The complexes exhibited varying levels of degradation throughout the duration of the study all. The concentration of o-methoxycinnamaldehyde detected by SPME GC-MS decreased by 61.7%. Similarly, the concentration of trans,trans-2,4-decadienal and that of citronellol decreased by 62.7% and 43% respectively. Additionally, a comparison by UV/Vis of the storage stability of the complexes stored in glass and PET containers was performed. The storage stability comparison proved that absorption into the PET polymer membrane did not occur. / Master of Science

A ação combinada da Terapia Fotodinâmica (TFD) e da Hipertermia (HPT), projetadas para trabalhar sinergicamente, pode levar a uma considerável regressão de tumores neoplásicos após mínimas doses de dissipação de calor e/ou fotossensitização luminosa. Nesse estudo foi proposto, inicialmente, a formação do complexo de inclusão entre o fármaco fotossensibilizante, ftalocianina de zinco (ZnPc) e a cucurbiturila (CB[7]), de modo a aumentar a solubilidade do fármaco e minimizar sua agregação. Além disso, foi proposto nanoencapsular o complexo em lipossomas, tornando-os bicompatíveis. O complexo de inclusão CB[7]:ZnPc foi preparado pelo método de co-evaporação complementado por liofilização e caracterizado por Ressonância Magnética Nuclear (RMN 1H), Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC) e Difração de Raios-X (XDR). As formulações lipossomais foram preparadas pelo método de hidratação do filme lipídico e caracterizadas com relação ao tamanho das vesículas, potencial Zeta, índice de polidispersão e estabilidade. Nos estudos biológicos, utilizando a linhagem neoplásica B16-F10, foi feita uma comparação entre o complexo livre e encapsulado em lipossoma, a fim de estudar o lipossoma como um veículo de liberação de fármacos. Além desse estudo, foi avaliada a toxicidade do lipossoma contendo o complexo de inclusão e o fluido magnético (CB:ZnPc-MLp) na presença de luz e campo magnético. Esse resultado nos mostra que a aplicação da luz e do campo magnético em conjunto, consegue ser mais eficaz do que os mesmos aplicados separadamente, comprovando o efeito sinérgico. / The combined action of photodynamic therapy (PDT) and hyperthermia (HPT), designed to work synergistically, may lead to a significant regression of neoplasic tumors after minimum doses of heat dissipation and / or light photosensitization. In this study was provided initially, the formation of an inclusion complex between the drug photosensitizer, zinc phthalocyanine (ZnPc) and cucurbit[7]uril (CB [7]) in order to increase the solubility of the drug and minimize aggregation. Furthermore, it was also proposed nanoencapsular liposome complex, making them biocompatible. The inclusion complex CB [7]: ZnPc was prepared by co-evaporation method complemented by lyophilization and characterized by nuclear magnetic resonance (1H-NMR), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and X-ray diffraction (XDR). Liposomal formulations were prepared by lipid film hydration and characterized with respect to vesicle size, zeta potential, polydispersity and stability. In the biological studies, using neoplasic cell line B16-F10, a comparison was made between the free complex and the complex encapsulated in liposome in order to study the liposome as a carrier for drug delivery. In this study, we evaluated the toxicity of the liposome containing the inclusion complex and the magnetic fluid (CB: ZnPc-MLP) in the presence of magnetic field and light. This result shows that the application of light and magnetic field in combination are able to be more effective than the same applied separately, demonstrating the synergistic effect.

O coumestrol, isoflavonóide presente na alfafa (Medicago sativa L., Fabaceae), é um potente agente antioxidante e estrogênico, podendo ser empregado para fins de prevenção do envelhecimento cutâneo, bem como na reposição hormonal para mulheres pós-menopausa. A sua baixa hidrossolubilidade motivou a investigação de sua associação, em mistura física ou complexado, à b-ciclodextrina (1:1). A presente pesquisa desenvolveu e validou dois métodos analíticos (UV e CLAE) para a quantificação do coumestrol e de suas associações. A caracterização da interação entre o coumestrol e a b-ciclodextrina foi realizada por MEV, DSC, IV, RMN e modelagem molecular. Visando a sua aplicação tópica, foram realizados ensaios de permeação cutânea em pele de orelha de suínos, em células de difusão tipo Franz, de maneira intrínseca e em matriz de gel HPMC F4M. As análises de caracterização da interação indicaram a existência de complexo de inclusão tanto na mistura física como no complexo, mostrando a possibilidade de inclusão do anel A ou B do coumestrol na cavidade da b-ciclodextrina. A inclusão do anel B do coumestrol na extremidade das hidroxilas secundárias da b-ciclodextrina (borda mais larga) mostrou-se favorecida, uma vez que apresentou a menor energia. Na permeação intrínseca, a mistura física apresentou maior quantidade permeada em 8 horas (22,6 μg/cm2) e maior fluxo (3,3 μg/cm2/h) do que o coumestrol ou o complexo coumestrol:b-ciclodextrina. Já a partir do gel, o complexo coumestrol:b-ciclodextrina apresentou a maior quantia permeada (2,7 μg/cm2), bem como o maior tempo de latência que os demais. O coumestrol complexado mostrou maior solubilidade e apresentou razoável permeabilidade cutânea na forma de gel, mostrando-se promissor para aplicação tópica em pele. / Coumestrol, isoflavonoid present in alfalfa (Medicago sativa L, Fabaceae), is a potent antioxidant and estrogenic agent, which could be employed for the cutaneous aging prevention, as well as, in hormonal replacement for pos-menopausal women. Its low solubility in water gave rise to its association investigation, in physical mixture or complexed with b- cyclodextrin (1:1). The present research developed and validated two analytical methods (UV and HPLC) for the quantification of coumestrol and its associations. The characterization of the interaction between coumestrol and b-cyclodextrin was accomplished by SEM, DSC, IR, NMR and molecular modelling. Seeking the topical application, cutaneous permeation assays were accomplished in swine ear skin, in Franz type diffusion cells, in an intrinsic way and in a gel matrix of HPMC F4M. The characterization analyses indicated the existence of an inclusion compound, as much in the physical mixture as in the complex, showing the inclusion possibility of the A or B rings of coumestrol enter in the cavity of b-cyclodextrin. The inclusion of the B ring of coumestrol in the wider rim of b-cyclodextrin showed to be favorable, due to its lower energy. In the intrinsic permeation, the physical mixture presented larger amount permeated in 8 hours of study (22,6 μg/cm2) and larger flow (3,3 μg/cm2/h) than that of coumestrol or its coumestrol:b-cyclodextrin complex. With respect to the gel permeation, the complex coumestrol:b-cyclodextrin presented the higher permeation amount (2,7 μg/cm2), as well as the largest lag-time than the others. Coumestrol showed higher solubility when complexated with b-cyclodextrin and it presented reasonable cutaneous permeability in the gel form, being promising to topical application in skin.

O coumestrol, isoflavonóide presente na alfafa (Medicago sativa L., Fabaceae), é um potente agente antioxidante e estrogênico, podendo ser empregado para fins de prevenção do envelhecimento cutâneo, bem como na reposição hormonal para mulheres pós-menopausa. A sua baixa hidrossolubilidade motivou a investigação de sua associação, em mistura física ou complexado, à b-ciclodextrina (1:1). A presente pesquisa desenvolveu e validou dois métodos analíticos (UV e CLAE) para a quantificação do coumestrol e de suas associações. A caracterização da interação entre o coumestrol e a b-ciclodextrina foi realizada por MEV, DSC, IV, RMN e modelagem molecular. Visando a sua aplicação tópica, foram realizados ensaios de permeação cutânea em pele de orelha de suínos, em células de difusão tipo Franz, de maneira intrínseca e em matriz de gel HPMC F4M. As análises de caracterização da interação indicaram a existência de complexo de inclusão tanto na mistura física como no complexo, mostrando a possibilidade de inclusão do anel A ou B do coumestrol na cavidade da b-ciclodextrina. A inclusão do anel B do coumestrol na extremidade das hidroxilas secundárias da b-ciclodextrina (borda mais larga) mostrou-se favorecida, uma vez que apresentou a menor energia. Na permeação intrínseca, a mistura física apresentou maior quantidade permeada em 8 horas (22,6 μg/cm2) e maior fluxo (3,3 μg/cm2/h) do que o coumestrol ou o complexo coumestrol:b-ciclodextrina. Já a partir do gel, o complexo coumestrol:b-ciclodextrina apresentou a maior quantia permeada (2,7 μg/cm2), bem como o maior tempo de latência que os demais. O coumestrol complexado mostrou maior solubilidade e apresentou razoável permeabilidade cutânea na forma de gel, mostrando-se promissor para aplicação tópica em pele. / Coumestrol, isoflavonoid present in alfalfa (Medicago sativa L, Fabaceae), is a potent antioxidant and estrogenic agent, which could be employed for the cutaneous aging prevention, as well as, in hormonal replacement for pos-menopausal women. Its low solubility in water gave rise to its association investigation, in physical mixture or complexed with b- cyclodextrin (1:1). The present research developed and validated two analytical methods (UV and HPLC) for the quantification of coumestrol and its associations. The characterization of the interaction between coumestrol and b-cyclodextrin was accomplished by SEM, DSC, IR, NMR and molecular modelling. Seeking the topical application, cutaneous permeation assays were accomplished in swine ear skin, in Franz type diffusion cells, in an intrinsic way and in a gel matrix of HPMC F4M. The characterization analyses indicated the existence of an inclusion compound, as much in the physical mixture as in the complex, showing the inclusion possibility of the A or B rings of coumestrol enter in the cavity of b-cyclodextrin. The inclusion of the B ring of coumestrol in the wider rim of b-cyclodextrin showed to be favorable, due to its lower energy. In the intrinsic permeation, the physical mixture presented larger amount permeated in 8 hours of study (22,6 μg/cm2) and larger flow (3,3 μg/cm2/h) than that of coumestrol or its coumestrol:b-cyclodextrin complex. With respect to the gel permeation, the complex coumestrol:b-cyclodextrin presented the higher permeation amount (2,7 μg/cm2), as well as the largest lag-time than the others. Coumestrol showed higher solubility when complexated with b-cyclodextrin and it presented reasonable cutaneous permeability in the gel form, being promising to topical application in skin.

O coumestrol, isoflavonóide presente na alfafa (Medicago sativa L., Fabaceae), é um potente agente antioxidante e estrogênico, podendo ser empregado para fins de prevenção do envelhecimento cutâneo, bem como na reposição hormonal para mulheres pós-menopausa. A sua baixa hidrossolubilidade motivou a investigação de sua associação, em mistura física ou complexado, à b-ciclodextrina (1:1). A presente pesquisa desenvolveu e validou dois métodos analíticos (UV e CLAE) para a quantificação do coumestrol e de suas associações. A caracterização da interação entre o coumestrol e a b-ciclodextrina foi realizada por MEV, DSC, IV, RMN e modelagem molecular. Visando a sua aplicação tópica, foram realizados ensaios de permeação cutânea em pele de orelha de suínos, em células de difusão tipo Franz, de maneira intrínseca e em matriz de gel HPMC F4M. As análises de caracterização da interação indicaram a existência de complexo de inclusão tanto na mistura física como no complexo, mostrando a possibilidade de inclusão do anel A ou B do coumestrol na cavidade da b-ciclodextrina. A inclusão do anel B do coumestrol na extremidade das hidroxilas secundárias da b-ciclodextrina (borda mais larga) mostrou-se favorecida, uma vez que apresentou a menor energia. Na permeação intrínseca, a mistura física apresentou maior quantidade permeada em 8 horas (22,6 μg/cm2) e maior fluxo (3,3 μg/cm2/h) do que o coumestrol ou o complexo coumestrol:b-ciclodextrina. Já a partir do gel, o complexo coumestrol:b-ciclodextrina apresentou a maior quantia permeada (2,7 μg/cm2), bem como o maior tempo de latência que os demais. O coumestrol complexado mostrou maior solubilidade e apresentou razoável permeabilidade cutânea na forma de gel, mostrando-se promissor para aplicação tópica em pele. / Coumestrol, isoflavonoid present in alfalfa (Medicago sativa L, Fabaceae), is a potent antioxidant and estrogenic agent, which could be employed for the cutaneous aging prevention, as well as, in hormonal replacement for pos-menopausal women. Its low solubility in water gave rise to its association investigation, in physical mixture or complexed with b- cyclodextrin (1:1). The present research developed and validated two analytical methods (UV and HPLC) for the quantification of coumestrol and its associations. The characterization of the interaction between coumestrol and b-cyclodextrin was accomplished by SEM, DSC, IR, NMR and molecular modelling. Seeking the topical application, cutaneous permeation assays were accomplished in swine ear skin, in Franz type diffusion cells, in an intrinsic way and in a gel matrix of HPMC F4M. The characterization analyses indicated the existence of an inclusion compound, as much in the physical mixture as in the complex, showing the inclusion possibility of the A or B rings of coumestrol enter in the cavity of b-cyclodextrin. The inclusion of the B ring of coumestrol in the wider rim of b-cyclodextrin showed to be favorable, due to its lower energy. In the intrinsic permeation, the physical mixture presented larger amount permeated in 8 hours of study (22,6 μg/cm2) and larger flow (3,3 μg/cm2/h) than that of coumestrol or its coumestrol:b-cyclodextrin complex. With respect to the gel permeation, the complex coumestrol:b-cyclodextrin presented the higher permeation amount (2,7 μg/cm2), as well as the largest lag-time than the others. Coumestrol showed higher solubility when complexated with b-cyclodextrin and it presented reasonable cutaneous permeability in the gel form, being promising to topical application in skin.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Cyclodextrins are well-known as good solubilizers for many drug molecules, since they are capable of increasing the solubility of the drugs by the formation of inclusion complexes, which in turn can be used in pharmaceutical formulations. In this work we aimed to prepare and characterize inclusion complexes of the randomly methylated β-cyclodextrin (RAMEB) and the antibiotic drug trimethoprim (TMP). The inclusion complex has been prepared by the suspension method and a kinetic study of the inclusion process allowed us to determine that a contact time of 24 hours is necessary for the equilibrium establishment. The inclusion complex in the solid state has been characterized by TG, DSC, FTIR, XRD, uni- and bidimensional 1H NMR spectroscopy (ROESY). Three different media were chosen for the study of the solution behavior: water, acid (pH 4.0) and basic (pH 9.0). The occurrence of inclusion has been evidenced primarily by the increase of the solubility of TMP in the presence of RAMEB according to the phase-solubility diagrams. The phase-solubility diagram obtained in acid medium, water and basic medium exhibited respectively the characteristic AL, BS, AN profiles. The AL profile is related to linear increasing in the solubility with increasing CD concentration, in contrast to the other profiles. The phase-solubility diagrams also provide a means of determining the values of association constants, in the case of linear behavior. Here a value of 754,9 L.mol-1 has been found for the formation in acid medium, indicating that formation of the complex is favored in this medium. A 1:1 stoichiometry was found for the inclusion complex both from the phase-solubility and from the Job Plot, as known as continuous variation method. Additional evidences of complexation were provided by TG analysis which showed an increasing of TMP stability when complexed to RAMEB. From NMR spectroscopy it was possible to evaluate the orientation adopted by drug molecules inside the RAMEB cavity. From this result, it became clear that TMP is included in the cavity through the trimethoxyphenyl ring, according to cross-peaks that indicate proximity in space between protons from this ring and protons from the RAMEB cavity. / Ciclodextrinas são conhecidas como bons solubilizantes para vários fármacos, pois aumentam a solubilidade dos mesmos, sendo por isso, incorporadas em formulações farmacêuticas. O presente trabalho teve por objetivo preparar e caracterizar complexos de inclusão entre um derivado metilado de ciclodextrina, a β-ciclodextrina aleatoriamente metilada (RAMEB) (randomly methylated β-cyclodextrin) e o fármaco Trimetoprim (TMP). Os complexos foram preparados pelo método da suspensão, sendo que o estudo da cinética de complexação do TMP na RAMEB foi importante para identificar o tempo necessário de formação deste complexo. Sendo este tempo de vinte quatro horas até o estabelecimento do equilíbrio. O complexo de inclusão no estado sólido foi caracterizado por TG, DSC, FTIR, DRX e espectroscopia de RMN 1H, bidimensional (ROESY). Foram estabelecidos três meios para o estudo em solução: em água, em um meio ácido (pH 4) e um meio básico (pH 9). A ocorrência de inclusão nos estudos em solução foi evidenciada através do aumento da solubilidade do TMP em presença da RAMEB, descritos pelo do diagrama de solubilidade de fases. Nestes, obteve-se um perfil do tipo AL para o meio ácido, BS em água e AN para o meio básico, sendo que um perfil do tipo AL demonstra um aumento da solubilidade do TMP em concentrações crescentes de RAMEB, fato que não ocorre para os outros perfis. Ainda, a partir destes estudos, um valor de 754,9L.mol-1 para a constante de associação do complexo em meio ácido foi obtido. Isso confirma que formação do complexo é mais pronunciada em meio ácido. A estequiometria de 1:1 para o complexo foi sugerida tanto a partir do diagrama de solubilidades quanto pelo método das variações contínuas. Evidências adicionais da inclusão foram propiciadas por análises termogravimétricas (TGA), onde foi observado um aumento de estabilidade térmica do fármaco quando encapsulado na ciclodextrina. Por espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN), foi possível determinar o modo de inclusão envolvido na formação do complexo, através da orientação do fármaco na cavidade da ciclodextrina. Por esse estudo fica evidenciado que o fármaco trimetoprim entra na cavidade maior da ciclodextrina e sua orientação é pelo o anel trimetoxifenil, pois foram encontradas correlações que indicam proximidade espacial dos átomos de hidrogênios deste grupo com átomos do interior da cavidade da CD.

A ação combinada da Terapia Fotodinâmica (TFD) e da Hipertermia (HPT), projetadas para trabalhar sinergicamente, pode levar a uma considerável regressão de tumores neoplásicos após mínimas doses de dissipação de calor e/ou fotossensitização luminosa. Nesse estudo foi proposto, inicialmente, a formação do complexo de inclusão entre o fármaco fotossensibilizante, ftalocianina de zinco (ZnPc) e a cucurbiturila (CB[7]), de modo a aumentar a solubilidade do fármaco e minimizar sua agregação. Além disso, foi proposto nanoencapsular o complexo em lipossomas, tornando-os bicompatíveis. O complexo de inclusão CB[7]:ZnPc foi preparado pelo método de co-evaporação complementado por liofilização e caracterizado por Ressonância Magnética Nuclear (RMN 1H), Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC) e Difração de Raios-X (XDR). As formulações lipossomais foram preparadas pelo método de hidratação do filme lipídico e caracterizadas com relação ao tamanho das vesículas, potencial Zeta, índice de polidispersão e estabilidade. Nos estudos biológicos, utilizando a linhagem neoplásica B16-F10, foi feita uma comparação entre o complexo livre e encapsulado em lipossoma, a fim de estudar o lipossoma como um veículo de liberação de fármacos. Além desse estudo, foi avaliada a toxicidade do lipossoma contendo o complexo de inclusão e o fluido magnético (CB:ZnPc-MLp) na presença de luz e campo magnético. Esse resultado nos mostra que a aplicação da luz e do campo magnético em conjunto, consegue ser mais eficaz do que os mesmos aplicados separadamente, comprovando o efeito sinérgico. / The combined action of photodynamic therapy (PDT) and hyperthermia (HPT), designed to work synergistically, may lead to a significant regression of neoplasic tumors after minimum doses of heat dissipation and / or light photosensitization. In this study was provided initially, the formation of an inclusion complex between the drug photosensitizer, zinc phthalocyanine (ZnPc) and cucurbit[7]uril (CB [7]) in order to increase the solubility of the drug and minimize aggregation. Furthermore, it was also proposed nanoencapsular liposome complex, making them biocompatible. The inclusion complex CB [7]: ZnPc was prepared by co-evaporation method complemented by lyophilization and characterized by nuclear magnetic resonance (1H-NMR), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and X-ray diffraction (XDR). Liposomal formulations were prepared by lipid film hydration and characterized with respect to vesicle size, zeta potential, polydispersity and stability. In the biological studies, using neoplasic cell line B16-F10, a comparison was made between the free complex and the complex encapsulated in liposome in order to study the liposome as a carrier for drug delivery. In this study, we evaluated the toxicity of the liposome containing the inclusion complex and the magnetic fluid (CB: ZnPc-MLP) in the presence of magnetic field and light. This result shows that the application of light and magnetic field in combination are able to be more effective than the same applied separately, demonstrating the synergistic effect.