A indústria de alimentos está constantemente desenvolvendo produtos que fornecem, além de nutrientes, benefícios adicionais à saúde, tais como os enriquecidos com vitaminas. A vitamina D3 (colecalciferol) é sintetizada na pele durante a exposição da luz solar, controla a homeostase de cálcio e fósforo, metabolismo ósseo, pressão arterial e reabsorção renal de cálcio. O processo de microencapsulação vem sendo bastante aplicado em alimentos e um dos objetivos principais é o controle da liberação do agente ativo no momento e local desejado. A tecnologia de spray chilling é interessante para a microencapsulação de vitaminas lipossolúveis. O objetivo deste trabalho foi microencapsular vitamina D3, utilizando o método de spray chilling para a produção das micropartículas lipídicas sólidas (MLS). Para produção das MLS utilizou-se gordura vegetal com ponto de fusão em torno de 48 °C como carreador. Três tratamentos foram estabelecidos: sem aditivos (T1), com adição de 1% de cera de abelha (T2) e com 1% de lecitina de soja (T3). As micropartículas foram caracterizadas quanto à morfologia por microscopia eletrônica de varredura, tamanho médio por difração a laser, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e foi analisada a estabilidade da vitamina D3 durante o armazenamento a 10 e 25 °C, por meio de quantificações periódicas em cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). As micropartículas obtidas foram esféricas, semelhantes morfologicamente e com distribuição monocaudal de partículas. O tamanho médio das partículas variou em função dos seus ingredientes, sendo que as micropartículas produzidas apenas com vitamina e gordura foram menores em relação às demais (83,0% < 100 &micro;m). A espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) demonstrou que não ocorreu interação entre os ingredientes. A estabilidade da vitamina D3 encapsulada foi satisfatória ao longo de 65 dias com valores superiores a 87% para os três tratamentos e a temperatura apresentou influência na estabilidade. As MLS produzidas com cera apresentaram melhores resultados de estabilidade de vitamina D3 com valores de 90,18 ± 2,23 % após 65 dias de estocagem. Esses resultados são promissores e demostram a viabilidade da técnica de spray chilling na produção de MLS carregadas de vitamina D3, possibilitando uma futura aplicação em alimentos. / The food industry is constantly developing products that provide, in addition to nutrients, additional health benefits such as enriched food with vitamins. Vitamin D3 (cholecalciferol), which is synthesized in the skin during exposure of sunlight, controls the homeostasis of calcium and phosphorus, bone metabolism, blood pressure and renal reabsorption of calcium. The microencapsulation process has been widely applied in food and is a key objective to control the release of active agents at specific time and desired location. The spray chilling technology is interesting for microencapsulation of fat-soluble vitamins. The objective of this work was microencapsulating vitamin D3 using the spray chilling method for the production of solid lipid microparticles (SLM). For the production of the SLM it was used vegetable fat with melting point around at 48 °C as a carrier. Three treatments were established: no additives (T1), 1% of beeswax (T2), and 1% soybean lecithin (T3). The morphology of microparticles was characterized by scanning electron microscopy, laser diffraction (average size) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Additionally, vitamin D3 stability was examined during storage at 10 and 25 °C, through periodic measurements by High-performance liquid chromatography (HLPC). The microparticles obtained were spherical with similar morphology and unimodal size distribution. The average particle size varied according to composition wherein microparticles produced with vitamin and fat were lower than other (83.0% of particles smaller than 100 &micro;m). Spectroscopy in the infrared (FTIR) showed that there was no interaction between the components. The stability of vitamin D3 encapsulated was satisfactory over 65 days with values greater than 87% for the three treatments and temperature have any influence on the stability. The SLM produced with wax showed better stability for vitamin D3 with values of 90.18 ± 2.23% after 65 days of storage. These results are promising and demonstrate the feasibility of spray chilling technique in the production of SLM loaded with vitamin D3, allowing future application in foods.

A atividade do óxido nítrico na Química e Biologia não é completamente conhecida. Centenas de artigos são publicados por ano, somente sobre este assunto. Muito mais estudos necessitam ser feitos nesta área. Cientistas no campo da Biologia que queiram estudar como o óxido nítrico se comporta em diferentes sistemas necessitam de algum tipo de composto modelo que libera NO, para auxiliá-los em seus estudos farmacocinéticos. O óxido nítrico (NO) é tão importante que há um grande desejo da sociedade cientifica em obter compostos que possibilitem liberá-lo. Ele apresenta aplicações diversificadas. Investigando a cinética de liberação de NO, poderemos saber como o mesmo pode ser aplicado nas mais diversas atividades, tais como: controlar a relaxação cardiovascular, pressão sanguínea ou mesmo o desenvolvimento do câncer. Neste trabalho sintetizamos e caracterizamos cis-[RuCl(NO)(bpy)2](PF6)2 e trans-[RuCl(NO)(bpy)2](PF6)2. Os valores obtidos para o complexo cis-[RuCl(NO)(bpy)2](PF6)2 por voltametria cíclica foram: E1/2= 0,21 V vs Fe ;UV-vis(298nm,332nm); FTIR:&#957;NO= 1930 cm-1 ; para o complexo trans-[RuCl(NO)(bpy)2](PF6)2 a voltametria cíclica apresentou E1/2= 0,19 V vs Fe ;UV-vis (298nm,312nm); FTIR:&#957;NO= 1921 cm-1. O desenvolvimento de sistemas de liberação de NO a partir de complexos nitrosilos de rutênio podem ser discutidos com particular referencia ao produto de necessidade médica. Uma compreensão apropriada das propriedades da molécula doadora de NO, em um sistema de liberação de fármaco, é essencial antes do uso de interesse na terapia clinica. Foram estudadas as propriedades físico-quimicas dos compostos cis / trans-[RuCl(NO)(bpy)2](PF6)2 em emulsão água / óleo (A/O) e avaliadas as taxas de liberação de NO encapsulado na fase aquosa interna da emulsão. O perfil de liberação de NO pelos complexos cis / trans-[RuCl(NO)(bpy)2](PF6)2 também foi estudada utilizando-se membrana de acetato de celulose, cujos resultados mostram um comportamento não linear com taxa de 4,53x10-4 mol/cm2 para a espécie cis-[RuCl(bpy)2NO]2+ e 3,33x10-4 mol/cm2 para a espécie trans-[RuCl(bpy)2NO]2+. A permeação transdérmica e a acumulação dos complexos cis /trans-[RuCl(bpy)2NO]2+ sobre a pele foi também estudada utilizando-se pele da orelha de porco. Os dados obtidos por espectro de absorção UV-visível exibiram aumentos da concentração acumulada dos complexos sobre a pele quando os mesmos foram formulados em emulsão na forma livre, para ambos os isômeros. Tais resultados mostraram que os complexos ficaram acumulados principalmente na epiderme. Também foram observados espectros UV-visível, utilizando-se acoplado um sensor seletivo para NO, que demonstraram que é possível liberar NO a partir dos complexos cis / trans-[RuCl(NO)(bpy)2](PF6)2 através da eletro-redução em meio aquoso ou em emulsão A/O, quando um potencial de 0,00 V vs Ag/AgCl foi aplicado. Estes resultados nos sugerem que o sistema de complexos de rutênio nitrosil veiculados em emulsão A/O poderia ser utilizado com sucesso no desenvolvimento de um sistema de liberação prolongada de NO / Nitric oxide activity in chemistry and biology is not yet fully discovered. There are more than 5,000 papers alone on this subject each year. A lot more work needs to be done in this area. For people in biology who want to study how nitric oxide works in different systems, they need some kind of model compound to release nitric oxide to help them do their pharmacokinetic studies. Nitric oxide (NO) is very important, there is a great need in the scientific society to have a compound that can release it. There are many applications. By investigating the nitric oxide releasing kinetics, we will know if it can be applied to any of these activities such as controlling cardiovascular relaxation, blood pressure or cancer growth. We have synthesized and characterized cis-[RuCl(NO)(bpy)2](PF6)2 and trans-[RuCl(NO)(bpy)2](PF6)2. We found that cis-[RuCl(NO)(bpy)2](PF6)2 show by cyclic voltammetry E1/2= 0,21 V vs Fe ;UV-vis(298nm,332nm); FTIR:&#957;NO= 1930 cm-1 and trans-[RuCl(NO)(bpy)2](PF6)2 show by cyclic voltammetry E1/2= 0,19 V vs Fe ;UV-vis(298nm,312nm); FTIR:&#957;NO= 1921 cm-1. The development of delivery systems for nitric oxide release from nitrosyl ruthenium complexes could be discussed with particular reference to the products of unmet medical needs. A proper understanding of the properties of the NO donor molecule in a drug delivery system is essential before an appropriate use in clinical therapy. We have studied the physical and chemical properties of cis/trans-[RuCl(bpy)2NO](PF6)2 in a water/oil emulsion (W/O) and evaluate release rates of nitric oxide encapsulated in internal aqueous phase. The cis/trans-[RuCl(bpy)2NO]2+ release was also studied with a cellulose membrane, which show non-linear behavior with rate of 4,53x10-4 mol/cm2 for cis-[RuCl(bpy)2NO]2+ and 3,33x10-4 mol/cm2 for trans-[RuCl(bpy)2NO]2+. The transdermal permeation and skin accumulation of is/trans-[RuCl(bpy)2NO]2+ on the percutaneous penetration was also studied through pig skin. Data showed that UV-vis absorber exhibited increases in skin accumulation when is formulated in emulsions in free form for both isomers. Those results showed that the complexes were mainly accumulated on epidermis. We also found by UV-visible and using a NO sensor that the cis/trans-[RuCl(bpy)2NO]2+ can release NO by electro-reduction in aqueous solution or in W/O emulsion when a potential of 0.0 V vs Ag/AgCl was applied. Those results suggest us that a W/O emulsion system bearing nitrosyl ruthenium complex could successfully be used in the development of long acting nitric oxide release system.

Polímeros naturais têm sido amplamente utilizados como excipientes farmacêuticos, principalmente por serem biocompatíveis e renováveis. O objetivo deste estudo foi investigar a aplicação da resina poliuretânica derivada do óleo de mamona (RPDOM) em formas farmacêuticas gastrorretentivas de liberação controlada. O trabalho aqui apresentado está dividido em quatro capítulos. O capítulo 1 trata-se de uma visão geral sobre a aplicação dos poliuretanos como sistemas de liberação de fármacos, enfatizando os estudos contendo poliuretanos do óleo de mamona. O capítulo 2 trata-se de uma revisão sistemática sobre sistemas gastrorretentivos de liberação de fármacos. O capítulo 3 trata do desenvolvimento e da caracterização da RPDOM contendo fármaco na sua matriz. Domperidona e cloridrato de verapamil foram escolhidos como fármacos modelos devido ao potencial uso desses em formulações gastrorretentivas. Os estudos físico-químicos mostraram que parte da domperidona interagiu quimicamente com a RPDOM. Visto que não é possível a quebra dessa ligação química durante o estudo de dissolução, parte do fármaco ficou indisponível para liberação. Por outro lado, o verapamil foi incorporado com sucesso na RPDOM pelo método de evaporação do solvente. O verapamil interagiu através de forças intermoleculares com o polímero e esse sistema mostrou um promissor perfil de dissolução. O capítulo 4 trata do desenvolvimento de matrizes monolíticas flutuantes, contendo verapamil como fármaco modelo, espuma de polipropileno como excipiente de baixa densidade e um blend da RPDOM e da celulose microcristalina como sistema matricial. A capacidade de flutuação in vitro das matrizes e o controle da liberação do fármaco foram demonstrados. Por fim, a RPDOM mostrou-se um polímero promissor para o uso em sistemas de liberação controlada de fármacos devido a sua hidrofobicidade e para o uso em sistemas gastrorretentivos flutuantes devido à sua baixa densidade. / Natural polymers have been extensively used as pharmaceutical excipients mainly due to their biocompatibility and renewability. The aim of this study was to investigate the application of polyurethane resin from castor oil (PU) in controlled release gastroretentive dosage forms. The work presented herein is divided in four chapters. Chapter 1 is an overview of the application of polyurethanes as drug delivery systems, emphasizing studies containing castor oil-based polyurethanes. Chapter 2 is a systematic review of gastroretentive drug delivery systems. Chapter 3 is about the development and characterization of the PU containing drug in its matrix. Domperidone and verapamil hydrochloride were chosen as model drugs due to their potential use in gastroretentive formulations. Physicochemical studies showed that part of domperidone interacted chemically with PU. Since it is not possible a cleavage of the chemical bond between domperidone and the polyurethane during the dissolution study, part of the drug was not available for release. On the other hand, verapamil was successfully incorporated into PU by solvent evaporation method. Verapamil interacted by intermolecular forces with the polymer and this system showed a promising drug dissolution profile. Chapter 4 shows the development of floating monolithic matrices, containing verapamil as model drug, polypropylene foam as low-density excipient and a blend of PU and microcrystalline cellulose as matrix-forming polymers. The in vitro buoyancy capability of the matrices and the ability to control drug release were demonstrated. Finally, PU proved to be a potential polymer to be used in controlled drug delivery systems due to its hydrophobicity and in gastroretentive floating systems due to its low density.

Os fertilizantes são as fontes de nutrientes mais comuns utilizados no mundo, mas, esses insumos agrícolas apresentam sérias desvantagens quanto a perdas na aplicação (volatilização, lixiviação e/ou imobilização nos solos). Essas desvantagens podem ser controladas e/ou minimizadas pelo uso de revestimentos poliméricos sobre os grânulos. A efetividade desta estratégia depende que o polímero formado apresente boa aderência, reatividade com a superfície do grânulo e homogeneidade na aplicação. Porém, apesar da literatura especializada apresentar vários exemplos de materiais para estes fins, o tema é pouco explorado com relação às propriedades de liberação, tais como avaliação do mecanismo envolvido e de fenômenos (abertura de poros, biodegradação, entre outros fenômenos) que ocorrem no polímero de recobrimento. Assim, o controle cinético da liberação nestes sistemas ainda precisa ser elucidado. Portanto, este estudo avaliou os mecanismos de liberação associados ao uso de barreiras (filmes) protetivas em fertilizantes com enfoque na dinâmica de difusão dos nutrientes, a partir da aplicação de filmes protetivos de poliuretanas (PU) à base de óleo vegetal (mamona) e zeínas em grânulos de fertilizantes nitrogenados e fosfatados. Analisou-se a influência da espessura aplicada, a estabilidade do revestimento, a interface de deposição e o tempo total de liberação em imersão em água e em solo. Os resultados demonstraram que é possível se obter revestimentos com bom desempenho de liberação. Considerando o caso de fertilizante nitrogenado (ureia) notou-se que o uso de revestimento polimérico pode ser preparado para controlar a liberação do nutriente, de maneira satisfatória, conseguindo-se liberação prolongada acima de 40 dias, quando imersos em água. Também, os resultados, em plantio semeado com milho, mostraram que é possível promover menor emissão de N2O (um dos gases do efeito estufa) e melhores rendimentos das culturas, como reduzir, a produção média de N2O por kg de colheita, significativamente. Assim, como observado nos experimentos envolvendo a ureia, também é possível notar para os fertilizantes fosfatados que os resultados obtidos nos experimentos com solo concordaram com os perfis de liberação de fósforo (P) em água, refletindo uma correlação positiva entre os testes de liberação. Em ambos nutrientes (N e P) verificou-se que o controle na liberação é diretamente associado à espessura do revestimento sobre o grânulo. A boa interface apresentada pela resina PU derivada de óleo de mamona sugere que este material possa produzir revestimentos de boa qualidade e longo tempo de liberação com espessura mínima, maximizando assim o aproveitamento de teor total de N e P presente no grânulo. / Fertilizers are the most common source of nutrients used in the world, but it has serious disadvantages in application losses (volatilization, leaching and/or immobilization) which can be controlled or minimized by polymer coatings. The effectiveness of this strategy depends on the formed polymer presenting good adhesion, reactivity with the surface of the granule and homogeneity in the application. However, although the literature presents several examples of materials for these purposes, little is known about the release properties such as evaluation of the mechanism involved and phenomena (pore opening, biodegradation, etc.) in the coating polymer. Thus, the kinetic control of the release in these systems still needs to be elucidated. Therefore, this study evaluated the release mechanisms associated with the use of protective barriers (films) in fertilizers with a focus on nutrient diffusion dynamics. We prepare fertilizer granules coated with polyurethane (PU) based on castor oil and zein. The influence of the applied thickness, coating stability, deposition interface and total release (immersion and soil) time were analyzed. The results demonstrated that it is possible to obtain coatings with good release performance. For nitrogen fertilizer (urea), it has been noted that the use of polymeric coating can be prepared to control the release of the nutrient, achieving prolonged release over 40 days when immersed in water. In addition, the results showed that it is possible to promote lower N2O emission (one of greenhouse gases) and better crop yields as it significantly reduces the production of N2O per kg of grain. Thus, as observed in the experiments involving urea, it is also possible to observe, for phosphate fertilizers, that the results obtained in the soil experiments agreed with the phosphorus (P) release profiles in water, reflecting a positive correlation between water and soil release. In both nutrients (N and P) it was noted that the release control is directly associated with the coating thickness on granule. The good interface presented by PU resin derived from castor oil suggests that this material can produce coatings of good quality and long release time with minimum thickness, thus maximizing the use of N and P total content present in the granule.

Com o grande aumento da população mundial, maior demanda por alimentos e de áreas cultiváveis é necessário uma maior eficiência da agricultura. Dentro deste cenário, um material que libere nutrientes de forma lenta/controlada em níveis necessários para a nutrição da planta garantiria o desenvolvimento da cultura sem carecer de várias aplicações do fertilizante. O aumento da eficiência do fertilizante, a redução da toxicidade no solo pelo uso de biopolímero e a diminuição dos efeitos negativos associados à sobredosagem são algumas das vantagens de materiais de liberação lenta/controlada. O objetivo principal do presente estudo foi a preparação, caracterização e aplicação de estruturas biopolímericas na liberação lenta/controlada de fertilizantes (fertiliberadores) em solo. A motivação principal esteve no preparo de estruturas de quitosana aditada com nutrientes, utilizando a técnica de secagem por atomização (spray drying), e a avaliação da aplicação em solo. O acompanhamento in situ da liberação do nutriente foi feito pela técnica de reflectometria no domínio do tempo (TDR), que monitora a movimentação iônica em sistemas particulados, como é o caso do solo. As estruturas foram preparadas por spray drying, utilizando bico atomizador de duplo fluido ou 2-fluid nozzle (2FN) para o preparo de esferas tipo matricial e, triplo fluido ou 3-fluid nozzle (3FN) para obter cápsulas tipo reservatório (casca-núcleo). As condições e parâmetros de processo em função das características químicas e físicas dos materiais obtidos foram objetos de estudo. As partículas obtidas com sucesso apresentaram diâmetro médio entre 10 e 35 &micro;m, apresentando um retardo na liberação de nutriente em relação ao fertilizante convencional, de 100% para 40 - 60% nas primeiras leituras de teor de potássio durante ensaio de liberação. É importante destacar que o uso da técnica da TDR no monitoramento in situ da liberação do nutriente é inovador na área de materiais aplicados à agricultura e forneceu informações de forma rápida e precisa sobre a eficiência do material no solo. Adicionalmente, foi estudada a relação do tipo de estrutura produzida (cápsula ou esfera) com o mecanismo de liberação em solo e em água. A estrutura casca- núcleo mostrou ser de grande interesse para produzir materiais de liberação controlada de fertilizante. / The large growth in world population and the greater necessity of food and cultivable areas demand an increase on agricultural efficiency. In this scenario, a material which releases nutrientat slowly/controlled levels for plant nutrition would ensure the development of the crop without the multiple fertilizer applications. Some of the advantages of slow/controlled release material are the increase of fertilizer efficiency use, reduce toxicity in soil by use of biopolymer and decrease the negative effects associated with over dosing.The main purpose was the preparation, characterization and application of biopolymers structures in slow/controlled release fertilizer (ferti releasers) in soil. The main motivation of this work was to obtain structures of chitosan and nutrients using the spray drying method. Also, the application and in situ soil monitoring of the nutrient release by time domain reflectometry technique (TDR) was considered. TDR measures the electromagnetic ion movement in particulate systems such as the soil. The structures were prepared by spray drying technique. It was used 2-fluid nozzle (2FN) to prepare sphere or sponge balls structures and 3-fluid nozzle (3FN) to obtain capsule or core-shell structures. Both types of structure were studied. The conditions and process parameters were also studied as a function of chemical and physical characteristics of the materials. The obtained particles had a mean diameter between 10 and 35 &micro;m and it was observed a nutrient release delay in comparison with conventional fertilizer, from 100% to 40 - 60% in the first potassium measurements during the releasing assay. It is noteworthy the use of TDR technique to monitor the in situ nutrient release in the soil is innovative in the area of materials applied to agriculture and it provided information quickly and accurately about material efficiency in the soil, from short to long period. Additionally, it was studied the relationship of the produced structure (capsule or sphere) with the release mechanism in soil and water. The shell-core structure has shown to be of great interest for producing controlled release fertilizer materials.

Segundo dados do INCA, o câncer é a segunda maior causa de morte no país, sendo que os tratamentos convencionais para a doença, quimioterapia e radioterapia, não são capazes de selecionar as células doentes, o que leva a efeitos indesejáveis para o paciente. Com o intuito de otimizar o tratamento do câncer, bem como de outras doenças, nanodispositivos vêm sendo estudados para aplicação na liberação controlada de fármacos. Neles, as nanopartículas magnéticas são usadas como núcleos magnéticos, para direcionar o fármaco até a região desejada. Um polímero é utilizado como material biocompatível, o qual é responsável pela imobilização do fármaco nas nanopartículas e permite sua liberação mediante um estímulo externo (aquecimento). Com o intuito de se desenvolver tais nanodispositivos, nanopartículas magnéticas de óxido de ferro foram sintetizadas através da técnica de coprecipitação (sonoquimicamente assistida ou não) e funcionalizadas com alcoxisilanos (APTMS e MPTS), o que permitiu seu encapsulamento com diferentes polímeros como poli(n-isopropilacrilamida) e policaprolactona. A caracterização dos nanodispositivos foi realizada através das técnicas de DRX, MEV e DLS, confirmando o desenvolvimento de um dispositivo de escala reduzida, com estreita faixa de distribuição de tamanhos e com estabilidade adequada para aplicação requerida na área da biomedicina. A técnica de espectroscopia na região do infravermelho, bem como a curva de titulação potenciométrica, foi utilizada para confirmar a funcionalização das partículas e seu posterior encapsulamento. / According to INCA, cancer is the second biggest cause of death in the country. Furthermore, conventional treatments for the disease, chemotherapy and radiotherapy, are not able to select the diseased cells, which leads to undesirable effects for the patient. In order to optimize the treatment of cancer and other diseases, nanodevices have been studied for application in controlled release of drugs. Magnetic nanoparticles are used as magnetic cores, in order to direct the drug to the desired area. A polymer is used as biocompatible material, which is responsible for encapsulating the drug in the nanoparticles and allowing its release by an external stimulus (heating). In order to develop a nanodevice, magnetic iron oxide nanoparticles were synthesized by coprecipitation technique (sonochemically assisted or not) and functionalized with alkoxysilanes (APMTS and MPTS), which allowed it encapsulation in different polymers, like poly(N-isopropylacrylamide) and polycaprolactone. The characterization of the nanodevices was carried out by XRD, SEM and DLS techniques, among others, confirming the development of a small-scale device with a narrow range of size distribution and adequate stability required for application in the biomedical field. The spectroscopy in the infrared region, and the potentiometric titration curve, was used to confirm the functionalization of the particles and their subsequent encapsulation. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Hidrogéis são macromoléculas tridimensionais formadas por polímeros hidrofílicos, os quais são entrecruzados para manter sua estrutura. Quando expostos a água apresentam grande absorção, porém sem sofrer a dissolução. Nesta tese foram preparados hidrogéis para serem aplicados como materiais de liberação controlada de fertilizantes e condicionadores de solo. Os hidrogéis foram sintetizados através de reações de entrecruzamento de goma gelana (GGHA e GGLA) com (i) quitosana (CH), (ii) Jeffamina (JEF), (iii) L-lisina (LYS), (iv) gelatina (GEL) e alginato (ALG) com quitosana (CH). A formação de redes poliméricas foi confirmada por espectroscopia FT-IR e análises térmicas, também evidenciando a estabilidade térmica dessas amostras acima de 200°C. As morfologias dos hidrogéis liofilizados foram observadas por MEV, evidenciando as estruturas abertas e porosas. Os resultados de hidratação dos hidrogéis mostraram altos valores de absorção de água em relação ao seu peso seco, sendo 218 vezes para GGHA:CH, 164 vezes para GGHA:LYS, 145 vezes para GGHA:JEF, 113 vezes para GGHA:GEL e 80 vezes para ALG:CH. Amostras de GGLA apresentaram baixos valores de absorção de água. Os testes de perda de água dos hidrogéis ALG:CH apresentam tempo 59% maior e os hidrogéis de GGHA:CH 100% maior e, aproximadamente 60% maior para os hidrogéis GGHA:LYS, GGHA:JEF e GGHA:GEL quando comparados com a evaporação de água pura. A liberação completa do fertilizante comercial monopotássio de fosfato (MKP) ocorreu em 8 h de imersão dos hidrogéis em água e foi estimada em aproximadamente 400 mg por um grama de polímero, independente do hidrogel utilizado, enquanto os ensaios de liberação controlada do fertilizante nitrogênio, fósforo e potássio (NPK) revelaram liberação de aproximadamente 300 mg de fertilizante por um grama de hidrogel, também independente do hidrogel utilizado. Os resultados obtidos demonstraram a possível utilização de hidrogéis entrecruzados a base de macromoléculas naturais em sistemas de controle de umidade do solo e liberação controlada de fertilizantes. / New hydrogels based on natural macromolecules such as gellan gum, chitosan, alginate, gelatin and lysine were synthetized and characterized by spectroscopic, thermal and microscopic analysis. The samples were also investigated in terms of water absorption and fertilizers release. The samples were obtained by crosslinking reactions of gellan gum (GGHA and GGLA) with (i) chitosan (CH), (ii) Jeffamine (JEF), (iii) L-lysine (LYS) and (iv) gelatin (GEL). The samples of alginate (ALG) and chitosan (CH) were also obtained and characterized. The formation of polymer networks was confirmed by FT-IR spectroscopy and thermal analysis, which revealed the thermal stability of the samples above 200°C. The morphology of lyophilized hydrogels was observed by SEM presenting open and porous structure. Moreover, the results of swelling showed high water absorption values in relation to the samples dry weight. These values were of 218 times for GGHA:CH, 164 times for GGHA:LYS, 145 times for GGHA:JEF, 113 times for GGHA:GEL and 80 times for ALG:CH. GGLA samples showed lower values of water absorption when compared with other samples. The water retention time of hydrogel ALG:CH hydrogels was 59% higher than pure water. For the sample GGHA:CH the water retention time was 100% higher and about 60% higher for the hydrogels GGHA:LYS, GGHA:JEF and GGHA:GEL. The samples were charged with commercial fertilizers such as phosphate monopotassium (MKP) and phosphate monopotassium (MKP), and they were tested as controlled fertilizer release materials for agriculture. It was observed for all samples that a complete release of MKP occurred after 8 h of its immersion in water and was estimated in about 400 mg per one gram of polymer. The controlled release of NPK was in about 300 mg per one gram of hydrogel, independent of the hydrogel composition. In conclusion, all the obtained results revealed that the natural macromolecules-based hydrogels are very promising alternatives for humidity control system and controlled fertilizers release in agriculture.

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2019-02-14T11:29:36Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) William Roger Macenhan.pdf: 3712226 bytes, checksum: a7520ccd10d2cb5efa8ebec928e1f80c (MD5) / Made available in DSpace on 2019-02-14T11:29:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) William Roger Macenhan.pdf: 3712226 bytes, checksum: a7520ccd10d2cb5efa8ebec928e1f80c (MD5) Previous issue date: 2018-11-12 / O adapaleno (ADAP) é uma importante droga amplamente utilizada no tratamento tópico da acne. É um retinoide de terceira geração e fornece ação queratolítica, antiinflamatória e antiseborreica. No entanto, alguns efeitos adversos tópicos, como eritema, secura e descamação foram relatados com sua fórmula comercial. Nesse sentido, a microencapsulação desse fármaco usando poliésteres pode contornar seus efeitos colaterais tópicos e pode levar ao aumento da liberação de fármaco nas glândulas sebáceas. O objetivo deste trabalho foi obter micropartículas de poli (εcaprolactona) (PCL) carregadas com ADAP, preparadas pelo método de emulsão simples / evaporação do solvente. Formulações contendo 10 e 20% de ADAP foram obtidas com sucesso e caracterizadas por estudos morfológicos, espectroscópicos e térmicos. Valores de eficiência de encapsulação acima de 98% foram alcançados. As micropartículas apresentaram forma esférica e superfície lisa. Os resultados de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) não apresentaram ligação química do fármaco-polímero e a técnica de calorimetria exploratória diferencial (DSC) mostrou uma parcial amorfização do fármaco. A permeação do ADAP na membrana Strat-M® para teste de difusão transdérmica foi avaliada por espectroscopia fotoacústica (PAS) na região espectral entre 225 e 400 nm após 15 min e 3 h da aplicação de formulações de PCL carregadas com ADAP. A PAS foi utilizada com sucesso para investigar a penetração de micropartículas de poliéster. Além disso, a microencapsulação diminuiu a difusão transmembrana in vitro do ADAP. / Adapalene (ADAP) is an important drug widely used in topical treatment of acne. It is a third generation retinoid and provides keratolytic, anti-inflammatory, and antiseborrhoic action. However, some topical adverse effects such as erythema, dryness, and scaling have been reported with its commercial formula. In this sense, the microencapsulation of this drug using polyesters can circumvent its topical side effects and can lead to the enhancement of drug delivery into sebaceous glands. The goal of this work was to obtain ADAP-loaded poly(ε-caprolactone) (PCL) microparticles prepared by simple emulsion/solvent evaporation method. Formulations containing 10 and 20% of ADAP were successfully obtained and characterized by morphological, spectroscopic and thermal studies. Values of encapsulation efficiency above 98% were achieved. Microparticles showed spherical shape and smooth surface. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) results presented no drug-polymer chemical bond and differential scanning calorimetry (DSC) technique showed a partially amorphization of drug. ADAP permeation in Strat-M® membrane for transdermal diffusion testing was evaluated by photoacoustic spectroscopy (PAS) in the spectral region between 225 and 400 nm after 15 min and 3 h from application of ADAP-loaded PCL formulations. PAS was successfully used for investigating the penetration of polyester microparticles. In addition, microencapsulation decreased in vitro transmembrane diffusion of ADAP.

Visando à obtenção de biomateriais que atuem como suporte que direcione e auxilie o processo de regeneração tecidual, materiais poliméricos naturais como a quitosana e o colágeno têm sido estudados. A utilização da quitosana e do colágeno se baseia em propriedades como: biocompatibilidade, ação antimicrobiana, capacidade de ativar macrófagos, estimular a proliferação celular e baixa antigenicidade. Também se tem buscado a utilização de fitoterápicos como, por exemplo, o extrato de semente de uva que no processo de cicatrização tecidual, atua estimulando o fator de crescimento endotelial vascular (angiogênese) e proliferação de fibroblastos. Este trabalho teve como objetivo o preparo e caracterização de esponjas de quitosana/colágeno e quitosana/colágeno/glicerol (1:1) e (1:2) contendo extrato de semente de uva. A caracterização foi feita por calorimetria exploratória diferencial (DSC), espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), absorção de tampão fosfato salino (PBS) e liberação in vitro do extrato de semente de uva. Estudos de DSC mostraram que ocorre um aumento na temperatura de desnaturação do colágeno com o aumento da concentração do extrato, indicando um efeito de reticulação que é mais pronunciado nas esponjas (1:2) e na presença de glicerol. Os espectros FTIR mostraram que ocorre um deslocamento das bandas de amida I e II devido à interferência do anel aromático presente no extrato. O aumento da proporção de colágeno, de extrato e a adição do glicerol contribuíram para o aumento no número e diâmetro dos poros das esponjas, observados por MEV. A presença do extrato aumenta a capacidade de absorção de PBS das esponjas, o aumento da concentração de extrato aumenta a velocidade de absorção, mas diminui sua capacidade de absorção. Ensaios de liberação in vitro mostraram que as quantidades de extrato liberado em meio PBS aumentaram até as primeiras 24 h. A maior porcentagem de liberação ocorreu para a esponja Q1C2E2 (44%). A presença do glicerol influiu na liberação do extrato, diminuindo-a. Os valores de n mostraram que a liberação do extrato ocorreu por difusão, no qual os valores estão próximos 0,5 caracterizando um mecanismo de transporte Fickiano, exceto para as esponjas Q1C1E05 e Q1C2GE05, sendo por transporte anômalo (0,5<n<0,89). / Aiming to obtain biomaterials that act as a support to direct and assist the process of tissue regeneration, natural polymeric materials such as collagen and chitosan have been used. The use of chitosan and collagen is based on properties such as biocompatibility, antimicrobial activity, low antigenicity, ability to activate macrophages and stimulate cell proliferation. The use of herbal medicines, for example, grape seed extract in the process of tissue healing, acts by stimulating vascular endothelial growth factor (angiogenesis) and fibroblast proliferation. This work aimed to the preparation and characterization of chitosan/collagen and chitosan/collagen/glycerol sponges (1:1) and (1:2) containing grape seed extract. The characterization was made by differential scanning calorimetry (DSC), infrared absorption spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), absorption of phosphate buffered saline (PBS) and in vitro release of grape seed extract. DSC studies have shown that there is an increase in denaturation temperature of collagen with increasing extract concentration, indicating a crosslinking effect that is more pronounced in the sponges (1:2) in the presence of glycerol. The FTIR spectra show that there is a displacement of bands I and amide II due to interference of the aromatic ring present in the extract. Increasing the proportion of collagen, extract and addition of glycerol contributed to the increase in the number and diameter of the pores of the sponges, observed by SEM. The presence of the extract increases the absorption capacity of PBS in the sponges, the concentration of the extract increases the absorption rate, but decreases its absorbent capacity. In vitro release tests showed that the released amounts of extract increased up to 24 h. The highest percentage of release was observed for the sponge Q1C2E2 (44%). The presence of glycerol influenced the release of the extract, decreasing it. The values of n showed that the release occurred by diffusion of the extract, in which the values are close to 0.5 featuring a Fickian transport mechanism, except for the sponges Q1C1E05 and Q1C2GE05, that occurred by anomalous transport (0.5 <n<0.89).

O uso de materiais de revestimento na agricultura se constitui em uma das mais importantes aplicações de polímeros, principalmente, no encapsulamento da ureia. Devido a seu elevado conteúdo de nitrogênio entre 44 a 46 % em massa, a ureia leva muita vantagem na adubação nitrogenada. A escolha recaiu sobre um sistema polimérico acrilato incorporando vinhaça, melaço e carbonato de cálcio (aditivo inorgânico), sendo o foco deste sistema reter e liberar, controladamente, os nutrientes. Foram feitos bio-ensaios usando três tipos de fertilizantes ureia, material comercial e ureia revestida, sendo possível avaliar o filme como um sistema de revestimento bastante eficaz. Para determinar a quantidade de íon amônio (NH4+), empregaram-se técnicas de análise simples como a micro-destilação e micro-volumetria. Além disso, foi aplicado métodos instrumentais FTIR, TG, DTG, DSC, MEV e EDX para caracterizar a estrutura e morfologia do material polimérico. Os resultados mostraram que a presença do composto inorgânico (CaCO3) no compósito, tem um papel relevante na estrutura aniônica do polímero-base, este atua na retenção de cargas opostas por interações eletrostáticas, controlando a taxa de liberação de nitrogênio como íon amônio, mostrando que o polímero revestido presenta melhor eficiência e desempenho na liberação em quanto ao polímero comercial e a ureia. A opção pela investigação de fertilizantes revestidos foi devido à relevância do tema e do impacto na sustentabilidade ambiental e econômica. / The use of coating materials in agriculture constitutes one of the most important applications of polymers, mainly in the encapsulation of urea. Due to its high nitrogen content between 44-46% by weight, urea takes much advantage in nitrogen fertilization. The choice fell on a polymeric acrylate system incorporating vine, molasses and calcium carbonate (inorganic additive), the center of this system hold and release controlled nutrients. Bioassays were performed using three types of fertilizer urea, commercial material and coated urea being possible to evaluate the film as a very effective coating system. To determine the amount of ammonium ion (NH4+) simple analysis techniques, such as micro-distillation and micro-volumetric were employed. In addition, instrumental methods, including FTIR, TG, DTG, DSC, MEV and EDX were applied to characterize the structure and morphology of the polymeric material. The results showed that the presence of the inorganic compound (CaCO3) in the composite plays an important role in the structure of anionic polymer base, it acts on the retention of opposite charge by electrostatic interaction by controlling the release rate of nitrogen as ammonium ion, showing the improved efficiency and performance of coated polymer in the release compared to the commercial polymer and the urea. The option for the investigation of coated fertilizers was due to the relevance of the issue and the impact on economic and environmental sustainability.