Orientador: Rodrigo Fernando Costa Marques / Resumo: A osteoporose é uma doença do tecido ósseo causada pela desregulação hormonal, que atinge uma grande parcela da população, principalmente mulheres pós-menopausa. Uma das principais consequências da osteoporose são fraturas, que ocorrem devido a diminuição da densidade óssea causada pela doença. Atualmente, busca-se uma maior eficácia em tratamentos, unificando a engenharia de tecidos e a liberação controlada de fármacos, em um sistema de drug delivery. Os compósitos são uma alternativa aos tratamentos atuais por unir em um só material as propriedades das cerâmicas e dos polímeros biodegradáveis, apresentando melhores características físicas, de biodegradabilidade e biocompatibilidade. A utilização de compósitos biocompatíveis e biodegradáveis na entrega de agentes osteogênicos, como fármacos, íons, proteínas ou sinalizadores celulares, tem se apresentado eficiente para utilização no tratamento de fraturas ósseas, com resultados positivos de osteoindução, osteintegração e reabsorção por parte do tecido, indicando o favorecimento da regeneração óssea. Desta maneira, a proposta deste trabalho foi o preparo de materiais compósitos cerâmico-polmérico para suporte de liberação controlada de agentes osteogênicos. Foram preparados compósitos de fosfato de cálcio na fase β e de copolímero Pluronic®, no qual incorporou-se íons cobalto, os fármacos alendronato ou o ranelato de estrôncio, para o estudo da liberação controlada destes agentes, visando o uso como enxerto ósseo no tratamento... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Orientadora: Regina Célia Galvão Frem / Banca: Adelino Vieira de Godoy Netto / Banca: Marllus Chorilli / Resumo: Dentre os sólidos de coordenação, destacam-se os Metal-Organic Frameworks (MOFs), que são polímeros de coordenação com estrutura aberta contendo poros potencialmente vazios. Por serem cristalinos, porosos, leves e possuírem valores elevados de área superficial e considerável estabilidade térmica, essa nova classe de compostos vem sendo aplicada em diversas áreas como armazenamento e separação de gases, catálise heterogênea, drug delivery, sensores químicos, entre outras. A possibilidade de construção desses materiais porosos usando bioelementos e ligantes orgânicos biocompatíveis ou com atividade biológica deu origem aos BioMOFs (Metal-Organic Frameworks Biocompatíveis). Esses compostos, além das características já descritas anteriormente, possuem baixa ou nenhuma citotoxicidade frente a células humanas, sendo adequados então para serem investigados como sistemas de liberação de fármaco. Dentro dessa perspectiva, o objetivo principal deste trabalho consistiu na síntese, caracterização e avaliação do potencial de liberação do fármaco modelo diclofenaco de sódio de sólidos de coordenação baseados no ligante biológico adenina e íons cobre (II). Foram sintetizados dois compostos, CUBA e BioMOF-Cu, sendo o primeiro um cluster heptanuclear inédito e o segundo, um BioMOF já reportado na literatura. Experimentos de fisissorção de N2 revelaram a natureza não porosa do cluster CUBA e baixa área superficial de 55,13 m2 g-1. No entanto, há poros de superfície com diâmetro médio de 35,87 ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Among the coordination solids, we highlight the Metal-Organic Frameworks (MOFs), which are coordination polymers that have open structure containing potentially void pores. Because they are crystalline, porous, light and have high surface area values and considerable thermal stability, this new class of compounds has been applied in several areas such as gas separation, heterogeneous catalysis, drug delivery, chemical sensors, among others. The possibility of building porous materials using biocompatible or biologically active organic elements and binders gave rise to BioMOFs (Biocompatible Metal-Organic Frameworks). These compounds, in addition to the features already described above, do not require any cytotoxicity to human cells, being suitable for the drug delivery systems. In this perspective, the main objective of this work was to synthesize, characterize and evaluate the release potential of the diclofenac sodium model of coordination solids based on the biological binder adenine and copper (II) ions. Two compounds, CUBA and BioMOF-Cu, were synthesized, the first being an unpublished heptanuclear cluster and the second, a BioMOF already reported in the literature. Nitrogen adsorption experiments revealed a non-porous nature of the CUBA cluster and surface area of 55.13 m2 g-1. However, there are surface pores with an average diameter of 35.87 nm. With regard to BioMOF-Cu, it has a microporous nature with a surface area of 505 m2 g-1. (60.7% and 84.7% for CUBA and BioMO... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

A papaína é uma enzima proteolítica extraída do látex das folhas e frutos do mamão verde adulto. Tem sido amplamente utilizada como agente debridante de escaras e cicatrizante de feridas. No entanto, apresenta baixa estabilidade, o que limita seu uso a formulações de manipulação extemporânea ou de curto prazo de validade. O objetivo deste trabalho foi incorporar a papaína em uma matriz polimérica de modo a obter um sistema de liberação controlada do fármaco. Polímeros de aplicação médica foram selecionados e inicialmente avaliados quanto à sua citotoxicidade. Os polímeros não-citotóxicos foram submetidos ao ensaio de irritação cutânea primária in vivo em animais, para avaliar sua capacidade de causar irritação na pele humana. Diversas membranas foram preparadas com os polímeros considerados adequados para aplicação biomédica para incorporação da papaína. As membranas preparadas com 2% de papaína foram selecionadas para serem submetidas ao ensaio de liberação com células de difusão de Franz. Parte dessas membranas foi irradiada com raios γ na dose de 25 kGy para esterilização do material. As membranas irradiadas e não-irradiadas foram testadas simultaneamente a fim de verificar se a radiação γ interferiria no perfil de liberação do fármaco. Os resultados do ensaio de liberação indicaram que o fármaco é liberado de maneira constante durante as 12 horas iniciais do experimento. A análise, por Microscopia Eletrônica de Varredura, das membranas irradiadas revelou que as membranas formadas são bastante densas e que seus poros são pequenos. / Papain is a proteolytic enzyme extracted from the latex of green papaya leaves and fruits. It has been widely used as debridant for scars and wound healing agent. However, papain presents low stability, which limits its use to extemporaneous or short shelf life formulations. The purpose of this study was to entrap papain into a polymeric matrix in order to obtain a drug delivery system. Polymers of medical application were selected and firstly assessed for cytotoxicity. Non-cytotoxic polymers were evaluated for primary cutaneous irritation test in vivo in animals, in order to verify if they are able to cause irritation to human skin. Many membranes were prepared with the polymers considered suitable for biomedical application for papain entrapment. Membranes containing 2% papain were selected to be evaluated in the releasing test using Fanz diffusion cells. Some of these membranes were irradiated by γ rays with 25 kGy dose for material sterilization. Irradiated and non-irradiated membranes were simultaneously assessed in order to verify if γ radiation interferes on drug releasing profile. Results obtained from releasing test indicated the drug is released in a constant manner over 12 hours in the beginning of the experiment. Scanning Eletronic Microscopy analysis of the irradiated membranes revealed that membranes are very dense and its pores are small.

Esta tese envolveu o estudo de encapsulação de vacina bivalente contra difteria e tétano de uso adulto (dT) em microesferas de ácido poli(láctico-coglicólico) (PLGA), com o objetivo de desenvolver uma formulação que induzisse uma resposta protetora com um número reduzido de doses, ou preferencialmente de apenas uma dose. Para ter sucesso, uma formulação como tal deve ter um perfil de liberação de antígeno que simule as múltiplas doses que recebem o indivíduo. Assim, nesta tese são mostrados os resultados dos experimentos de caracterização bioquímica e imunológica da formulação citada, sem o uso de estabilizadores protéicos, a fim de reduzir a complexidade do sistema em estudo. Do ponto de vista das proteínas encapsuladas, tal caracterização envolveu estudos de fluorescência, de dicroísmo circular, de atividade antigênica e determinação por HPLC da degradação durante o processo de encapsulação. Do ponto de vista da formulação, foram realizados ensaios de degradação in vitro e de atividade imunogênica in vivo, em camundongos e cobaias. Os dados obtidos indicaram que a encapsulação em microesferas de PLGA de vacina dT, sem o uso de estabilizadores, permitiu a produção de uma formulação vacinal viável, capaz de estimular uma resposta imunológica protetora e de memória, abrindo caminho para o desenvolvimento da tecnologia de produção de vacinas polivalentes encapsuladas em microesferas de PLGA. / The study on encapsulating a bivalent single dose vaccine against diphtheria and tetanus for adults (dT) within PLGA microspheres is described in this thesis. A successful single dose vaccine must show an antigen release profile mimicking the several doses a person should receive during the life. Therefore, results from the immunological and biochemical characterization of the formulation, prepared without protein stabilizers, is showed here. From the encapsulated protein point of view the characterization involved fluorescence, circular dichroism, antigenicity and HPLC analysis. From the formulation point of view, there were performed in vitro release assays and immunogenicity on mice and on guinea-pigs. The results indicated that the dT microencapsulation within PLGA microspheres without protein stabilizers lead to the production of a viable vaccine formulation, able to elicit protective and memory immune response.

A papaína é uma enzima proteolítica extraída do látex das folhas e frutos do mamão verde adulto. Tem sido amplamente utilizada como agente debridante de escaras e cicatrizante de feridas. No entanto, apresenta baixa estabilidade, o que limita seu uso a formulações de manipulação extemporânea ou de curto prazo de validade. O objetivo deste trabalho foi incorporar a papaína em uma matriz polimérica de modo a obter um sistema de liberação controlada do fármaco. Polímeros de aplicação médica foram selecionados e inicialmente avaliados quanto à sua citotoxicidade. Os polímeros não-citotóxicos foram submetidos ao ensaio de irritação cutânea primária in vivo em animais, para avaliar sua capacidade de causar irritação na pele humana. Diversas membranas foram preparadas com os polímeros considerados adequados para aplicação biomédica para incorporação da papaína. As membranas preparadas com 2% de papaína foram selecionadas para serem submetidas ao ensaio de liberação com células de difusão de Franz. Parte dessas membranas foi irradiada com raios γ na dose de 25 kGy para esterilização do material. As membranas irradiadas e não-irradiadas foram testadas simultaneamente a fim de verificar se a radiação γ interferiria no perfil de liberação do fármaco. Os resultados do ensaio de liberação indicaram que o fármaco é liberado de maneira constante durante as 12 horas iniciais do experimento. A análise, por Microscopia Eletrônica de Varredura, das membranas irradiadas revelou que as membranas formadas são bastante densas e que seus poros são pequenos. / Papain is a proteolytic enzyme extracted from the latex of green papaya leaves and fruits. It has been widely used as debridant for scars and wound healing agent. However, papain presents low stability, which limits its use to extemporaneous or short shelf life formulations. The purpose of this study was to entrap papain into a polymeric matrix in order to obtain a drug delivery system. Polymers of medical application were selected and firstly assessed for cytotoxicity. Non-cytotoxic polymers were evaluated for primary cutaneous irritation test in vivo in animals, in order to verify if they are able to cause irritation to human skin. Many membranes were prepared with the polymers considered suitable for biomedical application for papain entrapment. Membranes containing 2% papain were selected to be evaluated in the releasing test using Fanz diffusion cells. Some of these membranes were irradiated by γ rays with 25 kGy dose for material sterilization. Irradiated and non-irradiated membranes were simultaneously assessed in order to verify if γ radiation interferes on drug releasing profile. Results obtained from releasing test indicated the drug is released in a constant manner over 12 hours in the beginning of the experiment. Scanning Eletronic Microscopy analysis of the irradiated membranes revealed that membranes are very dense and its pores are small.

Orientador: Rondinelli Donizetti Herculano / Coorientador: Eduardo Maffud Cilli / Coorientador: Ricardo José de Mendonça / Banca: Reinaldo Marchetto / Banca: Renê de Oliveira Beleboni / Resumo: O látex extraído da seringueira Hevea brasiliensis têm mostrado promissores resultados em aplicações biomédicas, onde m embranas produzidas dest e material têm sido utilizadas como próteses e enxertos médicos devido às suas características de biocompatibilidade e estímulo natural à angiogênese. O objetivo desse trabalho consiste na incorporação de peptídeos em membranas de látex natural e no estudo de suas liberações. Esperamos com os resultados, viabilizar o uso do látex natural como sistema de liberação sustentada de peptídeos e/ou proteínas. A taxa de liberação dos peptídeos foi monitorada e quantificada por Cromatografia Líquida de Alta Eficiênc ia (CLAE) em modo analítico. A incorporação do peptídeo às membranas de látex acompanhou diferentes caracterizações, dentre elas: Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) que identificou a estabilidade dos peptídeos após incorpora ção ao látex natural pela preservação de bandas características para os peptídeos, dentre elas, as bandas 1643 - 1638 cm - 1 deformação NH de aminas e C=O de amidas; 1524 - 1514 cm - 1 deformação C=C de aromáticos; e 542 - 498 cm - 1 deformação S - S, Capacidade d e absorção de fluídos, Perda de massa em soluções aquosas, CLAE e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Durante os ensaios de liberação dos peptídeos pelas membra nas de látex natural, observou - se a instabi lidade dos peptídeos em solução, com degradaçã o total em períodos que variaram de 48 a 120 horas nos valores de pH 7,4; 12,0 ; e água destilada (pH 5,6 - 6,4) . Entretanto, para a solução de tampão acetato pH 4,0 não houve instabilidade dos peptídeos em solução. Desta forma, estes resultados sugerem a p ossível interferência causada por proteases alcal inas presentes no látex natural . Adicionalmente, com o propósito de eliminar das membranas o agente c... / Abstract: The latex extracted from Hevea brasiliensis rubber tree have shown promising results in biomedical applications, where membranes produced from this material have been used as medical implants and grafts, due to its biocompatibility and natural stimulation of angiogenesis. Th e aim of this work was t o incorporate peptides in to natural latex membranes and the study of its release. We look forward to the results, enabling the use of natural latex as Controlled Release System of peptides and/or proteins. The rate of peptide releas e were monitored and quantified by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) in an analytical way. The peptides incorporation into latex membranes followed different characterizations, such as: Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) which ident ified the stability of peptides after incorporation into the natural latex by the preservation of characteristic bands for peptides, among them, 1643 - 1638 cm - 1 NH strain of amines and amides C=O; 1524 - 1514 cm - 1 strain C=C aromatic; and 542 - 498 cm - 1 s train S - S, fluid absorption capacity, the loss in weight in aqueous solutions, HPLC and Scanning Electron Microscopy (SEM). During the release tests of peptides by the natural latex membranes, it was observed instability of the peptides in solution, with t otal extinction in periods that ranged between 48 and 120 hours in pH 7.4; 12.0; and distilled water (pH 5.6 - 6.4). However, for acetate buffer solution (pH 4.0) was not observed instability of peptides. Therefore, these results suggest that there are pos sible interferences caused by alkaline proteases present in the natural latex. Additionally, in order to remove the causative agent of degradation, were prepared new membranes subjected to washing treatment, and the peptides posteriorly adsorbed on the mem branes. During the release tests, i t was possible to observe the release and stability of peptides wi... / Mestre

Orientadora: Daniele Ribeiro Araujo. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Biossistemas.

Orientador: Fauze Ahmad Aouada / Resumo: Neste trabalho foram sintetizados e caracterizados hidrogéis formados a partir do polímero natural carboximetilcelulose e o polímero sintético poliacrilamida e a zeólita ZS – 403H, com a finalidade de aplicação como veículo carreador de herbicidas para sistemas de liberação controlada. Os hidrogéis são materiais formados por rede tridimensional com a capacidade de absorver grande quantidade de água ou fluído biológico, além disso, apresenta biocompatibilidade, biodegradabilidade e não toxidade. Essas características garantem a essa classe de polímeros ampla utilização em sistemas de liberação controlada, no qual o objetivo é manter a concentração de um determinado soluto em nível eficaz por tempo prolongado, com apenas uma aplicação. Como forma de investigar a interação entre a matriz polimérica e a zeólita foram analisados os espectros de absorção na região do infravermelho (FTIR). O estudo morfológico foi realizado através da microscopia eletrônica de varredura. Também foram investigadas as propriedades térmicas por meio das técnicas de análise termogravimétrica e calorimétrica exploratória diferencial. As propriedades hidrofílicas foram investigadas por meio do estudo do grau de intumescimento em relação a concentração de zeólita, além da variação do ambiente de intumescimento. Foi possível verificar que a zeólita pode estar agindo como um reticulador físico na estrutura do polímero, dificultando a expansão das cadeias e consequentemente diminuindo o grau de intumesciment... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, nanocomposites formed from the natural polymer carboxymethylcellulose in combination with the polyacrylamide polymer and zeolite ZS - 403H were synthetize and characterized, aiming their application as a carrier vehicle for herbicide controlled release systems. Hydrogels are threedimensional network with large capacity of water or biological fluid adsorption. In addition, hydrogels have biocompatibility, biodegradability and non-toxicity properties. These features ensure that this class of polymers be widely used in delivery systems controls, in which the aim is to keep the concentration of a particular solute in effective level for a long time, using only one application. In order to investigate the interaction between the polymer matrix and zeolite, it was used the Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) technique. The morphological study was performed by scanning electron microscopy (SEM). Also, it was investigated the thermal properties by thermal gravimetric analysis and differential scanning calorimetry. From these results, it was found that there was formation of true nanocomposites and the presence of zeolite increased their thermal stability The hydrophilic properties were investigated by studying the degree of swelling as a function of zeolite amount, salt types and ionic intensity. It was possible to verify that the zeolite may be acting as a physical crosslinking in the polymeric structure, hindering the expansion of chains and consequently re... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Rondinelli Donizetti Herculano / Banca: Marlus Chorilli / Banca: Renata Fonseca Vianna Lopez / Resumo: O látex natural (LN) é um polímero natural de grande interesse na área biomédica devido à capacidade de promover o aumento da vascularização e epitelização de tecidos. Considerando as propriedades físico, química e biológica do LN, bem como sua capacidade em atuar como dispositivo de liberação buscou-se, com o presente estudo, desenvolver membranas de LN associadas à moxifloxacina (MXF), antibiótico de amplo espectro de ação, com o intuito de tratar lesões infectadas de difícil cicatrização. A caracterização do material foi realizada por técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e ensaios mecânicos. Além disso, foi avaliado o potencial de liberação da MXF em diferentes pHs. Ensaios microbiológicos e de citotoxicidade foram realizados com as membranas carregadoras. A presença de cristais do fármaco na superfície e no interior do material foi observada por MEV de superfície e de corte transversal. Os espectros de FTIR identificaram as bandas de absorção características dos compostos, sugerindo que a integridade dos compostos foi mantida, o que evidencia a rápida liberação inicial do composto. Além disso, o módulo de elasticidade das membranas com e sem MXF foram similares (0,8 MPa), indicando que a elasticidade das membranas é suficiente para aplicações biomédicas. Os cristais da MXF visualizados nas micrografias da superfície da amostra, tendem a sol... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The natural rubber latex (LN) is a natural polymer which has aroused large interest in the biomedical fields. Mostly, due its ability to promote vascularization increasing and tissue epithelization. Considering the physical, chemical and biological properties of LN, as well as its ability to act as a release device, the present study aimed to develop LN membranes associated with moxifloxacin (MXF), a wide-spectrum antibiotic, in order to treat infected wounds. The techniques performed in the biomaterial characterization were FTIR, mechanical tests and electronic microscopy. Moreover, the potential of MXF release was evaluated at different pHs. In addition, microbiological assays and cell viability were performed with carrier membranes. The presence of drug crystals on the surface and inside the material was observed by electronic microscopy. The FTIR spectra identified the characteristic absorption bands of the compounds, suggesting that their integrity was maintained, which resulted in rapid early release of the compound. Furthermore, the modulus of elasticity of the membranes with and without MXF were similar (0.80 MPa), indicating the membranes have sufficient elasticity for biomedical applications. The MXF crystals visualized by electronic microscopy on the surface of the material, tend to solubilize quickly during the first hours of release, which promote the burst release effect. Results showed that the MXF released after 295 hours, was 66.44% at pH 7.4, and 53.13% at a... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Rodrigo Fernando Costa Marques / Banca: Sandra Helena Pulcinelli / Banca: Maria Gabriela Nogueira Campos / Resumo: O câncer é uma das doenças mais desafiadoras e não solucionadas até hoje na medicina moderna. Apesar das terapias padrões como radioterapia, quimioterapia, cirurgia ou combinações desses tratamentos serem efetivos, esses procedimentos apresentam diversos efeitos colaterais. Portanto, há uma vasta investigação por tratamentos alternativos a fim de diminuir os efeitos colaterais dessas terapias. Nanopartículas magnéticas de óxido de ferro (NP) modificadas com polímeros termossensíveis, vêm sendo desenvolvidas como um sistema de liberação controlada de fármaco e hipertermia magnética. Na presença de um campo magnético alternado externo (AC), esses sistemas são aquecidos induzindo a transição do polímero e, consequentemente, liberando o fármaco. Sendo assim, a proposta deste trabalho foi o desenvolvimento de um nanosistema terapêutico multifuncional. Nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro foram sintetizadas, funcionalizadas com o alcoxisilano 3-mercaptopropil - trimetoxisilano (MPTS) e modificadas com o copolímero termossensível Poli(N-isopropilacrilamida-co-dimetilacrilamida), P(NIPAAm-co-DMAAm), para encapsulamento e liberação controlada do fármaco quimioterápico metotrexato e no tratamento por hipertermia magnética. A funcionalização com o MPTS foi confirmada por espectroscopia na região do infravermelho (FT-IR) e pela análise termogravimétrica (TGA). A copolimerização na superfície das nanopartículas foi confirmada pelas técnicas de FT-IR, medidas de potencial z... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Nowadays, cancer is one of the biggest challenges in medicine. Besides the standards treatments such as chemotherapy, radiotherapy and surgery been affect, those procedures have several sides effects. In order to reduce the sides effects, there is extensive research for alternative treatments. Iron oxide magnetic nanoparticles (NP) modified with thermosensitive polymers, has been developed as a simultaneous system, for drug delivery and for magnetic hyperthermia. In the presence of an alternating magnetic field (AC), this system will be heated, inducing a phase transition of the thermoresponsive polymer and them, consequently releasing the drug inside the tumor cells. Therefore, the proposed of this work is the development of a therapeutic multifunctional nanosystem. Iron oxide magnetic nanoparticles were synthesized, functionalized with the alkoxysilane 3- mercaptopropyl trimethoxysilane (MPTS) and modified with the thermoresponsive copolymer P(NIPAAm-co-DMAAm), for the encapsulation and controlled release of the methotrexate (MTX) and for the magnetic hyperthermia. The surface modification of nanoparticles was monitored by Fourier Transform Infrared spectroscopy (FT-IR). TEM images showed nanoparticles with average size of 10 nm. The hydrodynamic diameter of the nanosystem as a function of the temperature was measured by dynamic light scattering and the hydrodynamic diameter for the P(NIPAAm-coDMAAm) surface modified nanoparticles, changes near 40 °C. Under an alternative A... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre