O hormônio progesterona é utilizado para tratamento de infertilidade, anticoncepção e problemas ovarianos. Na medicina veterinária, além dessas aplicações, a progesterona é utilizada para a sincronização do ciclo estral das fêmeas economicamente exploráveis, otimizando as técnicas de reprodução, como a inseminação artificial e a transferência de embriões. Devido à sua baixa capacidade imunogênica, atoxicidade e abundância na natureza, o colágeno é um biopolímero que têm sido amplamente empregado para fins biomédicos. Neste trabalho obteve-se matrizes de colágeno e colágeno contendo progesterona nas proporções de 5% e 10% sobre a massa de colágeno (m/m), estudou-se a interação entre o hormônio e o biopolímero e a liberação de progesterona. Analisou-se, também, nas matrizes: estabilidade térmica, por TG e DSC; capacidade de hidratação por tampão PBS; morfologia, por microscopia eletrônica de varredura e estabilidade biológica, por ensaios in vitro de hidrólise enzimática do colágeno por colagenase. Observou-se que a presença de progesterona nas matrizes de colágeno não alterou a capacidade de hidratação por tampão, aumentou a resistência frente à degradação enzimática e diminuiu a temperatura de degradação do colágeno. A incorporação manual do hormônio apresentou cerca de 88% de eficiência e os ensaios de liberação mostraram que a incorporação a 5% (m/m) libera mais rapidamente que a incorporação a 10%, sugerindo a dispersão do hormônio nas matrizes colagênicas. Os dados obtidos apontam a possibilidade da construção de um sistema de liberação usando colágeno aniônico para liberar a quantidade necessária de progesterona por períodos de até 10 dias, tempo necessário para a sincronização do ciclo estral em fêmeas bovinas / Progesterone is an hormone used for treatment of infertility, contraception and to control ovarian problems in some species. In veterinary medicine, beyond these applications, progesterone is also used for estral cycle synchronization, and to optimizing reproduction tecniques, like artificial insemination and embryos transfer in the economically explored species. Due to its low immunogenic capacity, low toxicity and abundance in the nature, collagen is a biopolymer that have been widely used for biomedical purposes. In this work collagen matrices with progesterone loadings of 5% and 10% (w/w) were prepared and characterized by thermal stability (TG and DSC), hydration capacity (PBS buffer), morphology by electronic microscopy, biological stability by in vitro hydrolysis of collagen by colagenase, and in vitro progesterone release assays. It was observed that the progesterone did not modify the hydrate capacity, increased the resistance to enzymatic degradation and diminished degradation temperature of the collagen. Manual incorporation of the hormone presented about 88% of efficiency and the release assays had showed that 5% (w/w) loading matrix liberates more quickly the hormone than 10% loading matrix, suggesting the dispersion of the hormone in the collagen. Obtained results pointed to the possibility of using anionic collagen in the development of a release system that could potencialy be used to deliver progesterone over an extend period of about 10 days, an ideal period for estral cycle synchronization in calves

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:νNO= 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:νNO= 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:νNO= 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:νNO= 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.

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 µm, 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 µm 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.

Orientador: Ângela Maria Moraes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T00:10:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_RenataFrancielleBombaldide_M.pdf: 3223063 bytes, checksum: 499816d787b51fb2d1c646cab724d531 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A quitosana, o alginato e a xantana são polímeros naturais biodegradáveis e biocompatíveis muito utilizados na obtenção de curativos para tratamento de lesões de pele. Compostos ativos podem ser adicionados a dispositivos formados pela combinação destes biopolímeros a fim de torná-los mais efetivos para a aplicação desejada. Estes dispositivos podem ser expostos a diferentes condições de umidade durante seu processamento, armazenamento e uso. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo a avaliação do comportamento de membranas constituídas de complexos de quitosana com alginato (Q-A) e com xantana (Q-X) na presença de diferentes proporções de água, e a incorporação do antibiótico eritromicina a estas membranas a fim de se obter dispositivos adequados para o tratamento de lesões de pele, infectadas ou não. Os ensaios de caracterização realizados incluíram a avaliação do aspecto visual, cor e opacidade, bem como da morfologia dos filmes, a determinação do ângulo de contato com água, a capacidade de absorção e perda de massa em etanol e em soluções aquosas, a taxa de transmissão de vapor d¿água, a resistência mecânica e a espessura em diferentes condições de umidade, o espectro de absorção no infravermelho, a análise da eficiência de incorporação da eritromicina e a cinética de sua liberação. Os ensaios de incorporação foram realizados pelos métodos de adição direta à mistura polimérica (AD) e impregnação em solução etanólica contendo a droga (IE). Observou-se que os dois tipos de membranas estudados apresentam comportamentos diferentes em água, sendo que a de Q-X possui superfície menos hidrofílica, porém consiste na que absorve maior quantidade de água. As propriedades mecânicas de Q-A e Q-X só foram afetadas para condições de elevada umidade. A adição da eritromicina diminuiu a opacidade dos filmes, porém não alterou sua cor. A eficiência de incorporação da droga foi mais elevada para o método AD (máximo de 54%), porém maior quantidade do composto permaneceu retida nos filmes quando se utilizou o método IE (máximo de 2130 mg/g), para ambas as formulações. Devido ao tamanho relativamente grande da molécula de eritromicina, sua liberação das matrizes foi lenta, sendo a quantidade máxima de antibiótico liberada igual a 25 mg/g, para Q-X por incorporação por IE. Logo, estes dispositivos podem atuar como agentes de liberação por longos períodos, exigindo assim trocas menos frequentes e resultando em tratamento menos traumático e mais confortável ao paciente / Abstract: Chitosan, alginate and xanthan gum are biodegradable and biocompatible natural polymers widely used as wound dressings for the treatment of skin lesions. Active compounds can be added to devices constituted of the combination of these biopolymers to make them more effective for the intended application. These devices can be exposed to different humidity conditions during their processing, storage and use. In this context, this work aimed to evaluate the behavior of membranes made of chitosan associated with alginate (C-A) and xanthan (C-X) in the presence of different proportions of water, and the incorporation of the antibiotic erythromycin to these membranes to obtain devices suitable for the treatment of skin lesions. The membranes were characterized regarding to visual appearance, color, opacity, morphology, water contact angle, water vapor transmission rate, swelling capacity in ethanol and aqueous solutions as well as mass loss in the same media, tensile strength, strain at break and thickness in different humidity conditions, absorption spectra in the infrared region, drug incorporation efficiency and release kinetics. The incorporation of erythromycin was performed by two distinct methods: addition directly to the polymeric mixture (AD) and absorption of drug from solution (AS). The results showed that the two types of membranes exhibit different behaviors in water. The C-X films present less hydrophilic surface, but higher swelling capacity in water. The mechanical properties of C-A and C-X were only affected in high humidity conditions. The addition of erythromycin decreased the opacity of the films, but did not change their color. The drug incorporation efficiency was higher for the AD method (maximum 54%), but greater amount of the compound remained in the films when using the AS method (maximum of 2130 mg/g) for both formulations. Due to the large size of erythromycin molecule, its release from the matrices was slow. The maximum amount of antibiotic released was equal to 25 mg/g, obtained for C-X membranes wherein the antibiotic was incorporated by AS method. Therefore, these devices may act as release systems for extended periods, requiring less frequent exchange and enhancing patient comfort during the treatment / Mestrado / Engenharia Química / Mestra em Engenharia Química

Orientador: Carlos Raimundo Ferreira Grosso / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-25T11:21:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AnayaFernandez_SilviaCristina_M.pdf: 2061655 bytes, checksum: 298bb14374c8c4e430d6af745191e686 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Apesar da facilidade da produção e da possibilidade de fabricação em escala industrial, as micropartículas lipídicas apresentam desvantagens como a baixa capacidade de encapsula-ção e a possibilidade de expulsão do material de recheio durante o armazenamento. Foram propostas micropartículas lipídicas contendo lipídios sólidos e líquidos como mate-riais de parede com o objetivo de minimizar a expulsão do material de recheio. Desta forma o presente trabalho teve como finalidade estudar a formação de microcápsulas lipídicas produzidas pelo processo Spray Cooling, compostas por misturas, em diferentes proporções de ácido oleico, linolênico e cera de carnaúba como matriz, lecitina de soja como surfactante e solução de glicose e glicose sólida como materiais de recheio. O objetivo foi aumentar a eficiência de encapsulação, avaliando e verificando o efeito da composição e estrutura da matriz lipídica, testando o comportamento da partícula com a inclusão de um novo compo-nente na matriz lipídica como é a cera de carnaúba. Nas micropartículas foram avaliadas a morfologia de superfície e microestrutura por microscopia eletrônica de varredura, tamanho e distribuição de partícula, quantidade de glicose superficial (não encapsulada), eficiência de encapsulação e comportamento de liberação do recheio em solução aquosa. As micro-partículas apresentaram formas esféricas com paredes rugosas, os diâmetros médios situa-ram-se numa faixa de 36 e 58 µm. Os resultados de eficiência de encapsulação nas misturas com a glicose em solução encontraram-se numa faixa de 52 a 62%, e nas misturas contendo o recheio sólido os valores de eficiência de encapsulação situaram-se numa faixa de 54 a 66%. As maiores quantidades de glicose superficial foram encontradas nas formulações nas quais foram adicionadas quantidades de recheio sólido. A liberação do recheio foi avaliada a cada 30 minutos durante 2 horas, observando-se que nos primeiros 30 minutos, as formu-lações que continham a glicose sólida apresentaram valores acima de 86% (efeito burst), enquanto que a liberação do recheio nas misturas contendo a glicose em solução apresentou valores de 22 a 72%. Ao término desse período, nestas misturas foi observado que a libera-ção de recheio ocorreu progressivamente. A utilização da matriz lipídica nas formulações parece responsável pelos resultados, considerando que a adição do lipídio liquido à cera de carnaúba foi um fator determinante na modificação da cristalização da mistura lipídica pro-porcionando uma melhoria na eficiência de encapsulação destas partículas / Abstract: The manufacturing and large scale production of micro particles is easy; however these products show some disadvantages such as poor encapsulation and deficient core material expulsion during storage. To avoid this problem the use of nanostructured lipids have been proposed with the purpose of minimizing the expulsion of core material. This work was conducted to study the formation of lipid microcapsules, produced during spray cooling, from mixtures which contained different proportions of: oleic acid and carnauba wax as matrices, soybean lecithin as a surfactant and glucose solution and solid glucose as core materials. The objective of this study was to increase the efficiency of encapsulation by assessing and verifying the effect of composition and structure of the lipid matrix. The per-formance was evaluated with the addition of a new compound, carnauba wax, in the lipid matrix. In the micro particles the following variables were assessed: superficial morphology and microstructure by electron microscopy, size and particle distribution, amount of super-ficial glucose (not encapsulated), efficiency of encapsulation and performance of releasing core material in an aqueous solution. The micro particles showed spherical shapes with rough walls, the average diameters varied from 36 and 58 µm. Results of encapsulation efficiency were from 52 - 62% for mixtures of glucose solution and from 54 - 66% for mix-tures with solid core. More superficial glucose quantities were found in formulations in which solid cores were added. Core releasing was assessed every 30 minutes during 2 hours; during the first 30 minutes, the formulations containing solid glucose showed values > 86% (burst effect) while the releasing of core material from mixtures containing glucose solution varied from 22-72% where the release increased progressively during this time. The use of a lipid matrix in the formulations may be responsible for these results because the addition of a liquid lipid (AO) to carnauba wax was a crucial factor in the crystallization modification of the lipid mixture providing reasonable encapsulation efficiency / Mestrado / Consumo e Qualidade de Alimentos / Mestra em Alimentos e Nutrição

Orientador: Leonardo Fernandes Fraceto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-25T17:50:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Grillo_Renato_D.pdf: 14395752 bytes, checksum: ad09041ed82d167b286c04849eb64534 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Os defensivos agrícolas tornaram-se alguns dos mais importantes compostos utilizados no mundo e são os principais responsáveis pelo aumento da produção agrícola. O Paraquat, um herbicida não seletivo de contato utilizado em diversas culturas no mundo, apresenta alta toxicidade para os seres vivos e considerável persistência no solo, o que fez com que ele fosse banido em alguns países. Embora os defensivos agrícolas possuam uma importante função no aumento da produção de alimentos, através do controle de pragas, eles podem gerar sérios impactos ambientais, através da contaminação dos recursos hídricos e do solo. Com o crescimento da nanotecnologia, diversos mecanismos estão sendo estudados a fim de minimizar estes danos, tais como o desenvolvimento de sistemas de liberação modificada, utilizando polímeros biodegradáveis, o qual permite um aumento no desempenho/eficiência do produto. Estudos indicam que a matéria orgânica natural presente no solo, sedimento e água podem interagir com os defensivos agrícolas e nanopartículas e consequentemente modificar o destino destas substâncias no ambiente. A presente Tese tem como objetivo principal mostrar resultados do desenvolvimento e caracterização de nanopartículas poliméricas de quitosana/tripolifosfato para liberação modificada do herbicida Paraquat, bem como, estudar a estabilidade e a toxicidade deste sistema nanoparticulado com a presença ou ausência de matéria orgânica natural (na forma de substâncias húmicas). A atividade herbicida e a sorção do herbicida nanoparticulado no solo também foram avaliados. Nanopartículas de quitosana/tripolifosfato (com ou sem Paraquat) foram preparadas pelo método de gelificação iônica e apresentaram tamanho médio, índice de polidispersão e potencial zeta de ~ 300 nm, 0,250 e 45 mV, respectivamente. A eficiência de encapsulação do Paraquat foi de 62,6 ± 0,7 % e as nanopartículas apresentaram-se esféricas e com boa estabilidade coloidal. A cinética de liberação e o ensaio de sorção no solo mostraram que as nanopartículas retardaram a difusão e a liberação do herbicida e o modelo matemático que melhor descreveu a cinética de sorção foi o de pseudo-segunda ordem. Ensaios de citotoxicidade, genotoxicidade e ecotoxicidade indicaram que a associação do Paraquat às nanopartículas reduziram o efeito tóxico, uma vez que menos herbicida foi liberado para o ambiente em função do tempo, e ainda assim a atividade herbicida foi preservada ou aumentada. A presença de substâncias húmicas naturais não alterou os parâmetros físico-químicos estudados; entretanto, mostrou que pode reduzir a genotoxicidade e a ecotoxicidade do herbicida quando associado às nanopartículas, através de modificações na dinâmica do sistema. Este trabalho possui resultados inovadores e promissores que abrem novas discussões e perspectivas para o desenvolvimento de sistemas de liberação modificada para defensivos agrícolas / Abstract: Agrochemicals have become one of the most important compounds used in the world and are the main responsible for the increase in agricultural production. Paraquat, a non-selective herbicide used in several crops in the world, has high toxicity to living beings and considerable persistence in the soil, which led to its banishment in some countries. Although agrochemicals have an important function in increasing food production by minimizing pests, they can cause serious environmental impacts through contamination of soil and water resources. With the nanotechnology growth, several mechanisms have been studied in order to minimize these damages, such as the development of modified release systems using biodegradable polymers, which allows an increase in performance/efficiency of the product. Studies indicate that the natural organic matter present in the soil, sediment and water can interact with agrochemicals and nanoparticles, and therefore, modify the destination of these substances in the environment. The purpose of the present Thesis is to show results of the development and characterization of chitosan/trypolyphosphate polymeric nanoparticles for modified release of the Paraquat herbicide, as well as to study the stability and toxicity of this nanoparticles with the presence or absence of natural organic matter (mainly in the form of humic substances). Herbicide activity and sorption of the nanoparticulate herbicide in the soil were also evaluated. Chitosan/Trypolyphosphate nanoparticles (with or without Paraquat) have been prepared by ionic gelation method and presented average size, polydispersity index and zeta potential of ~ 300 nm, 0.250 and 45 mV, respectively. The Paraquat encapsulation efficiency was 62.6 ± 0.7 % and the nanoparticles showed themselves spherical and good colloidal stability. The release kinetics and sorption test in the soil showed that the nanoparticles modified the diffusion and release of herbicide and the mathematical model that best described the sorption kinetics was pseudo-second order. Cytotoxicity, genotoxicity and ecotoxicity tests indicated that the association of Paraquat with the nanoparticles reduced the toxic effect, since less herbicide was released into the environment as function of time, but even so, the herbicidal activity was preserved or enhanced. The presence of humic substances in the medium altered the dynamic equilibrium of the herbicide in solution, and diminished the toxicity of the nanoparticle/paraquat system. This study has innovative and promising results that open new discussions and perspectives for the development of modified release systems for agrochemicals / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Lucia Helena Innocentini Mei / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T20:49:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kleinubing_SirleneAdriana_M.pdf: 3412137 bytes, checksum: 4c9018ce01be800e79a8dbd49b20fe27 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O presente trabalho fundamenta-se no desenvolvimento de micropartículas de polímeros naturais para utilização em sistemas de liberação gastrorresistentes, onde o fármaco passa pelo meio gástrico intacto, permitindo sua absorção apenas no meio entérico. O fármaco selecionado neste estudo foi a oxitetraciclina (OTC), um antibiótico que ao ser ingerido pode causar irritação na mucosa gástrica, limitando seu uso na forma de liberação convencional. O método escolhido para preparação das micropartículas foi por coacervação complexa em um único estágio. Os polímeros naturais escolhidos foram o alginato de natureza aniônica e a quitosana de natureza catiônica, por serem biocompatíveis, não tóxicos e de fácil degradação. Caracterizações morfológicas das micropartículas, com e sem fármaco, para análise da superfície e do seu interior foram realizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). A distribuição da OTC nas micropartículas foi determinada por Microscopia confocal multifóton baseada na fluorescência inerente deste fármaco, enquanto que a identidade química e a interação entre os biopolímeros de alginato e quitosana foram investigadas por Espectrômetro de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR). A análise térmica do material foi realizada por Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). A modulação da liberação da OTC das micropartículas foi feita por recobrimento das mesmas em leito fluidizado, com uma dispersão polimérica à base de Acril-EZE® MP, um polímero sintético gastrorresistente de natureza aniônica. O estudo da cinética de liberação in vitro do fármaco foi realizada por método espectrofotométrico, em meio de dissolução ácido e meio tamponado pH6,8, simulando o perfil de dissolução nos fluidos gástricos e intestinais. Pela microscopia confocal a laser verificou-se que a encapsulação da OTC foi bastante eficiente. A espectroscopia FTIR foi útil para se observar deslocamentos das bandas de absorção do alginato e da quitosana, comprovando interação iônica entre os grupos carboxílicos do alginato e os grupos amina da quitosana. A solução de Acril-EZE® MP se mostrou adequada para o estudo da modulação da liberação controlada da OTC microencapsulada na matriz escolhida. Nos estudos do perfil de liberação deste fármaco, verificou-se uma liberação inicial rápida em meio ácido nas micropartículas não recobertas. Após o recobrimento com Acril-EZE® MP, com 50% de ganho de massa, a liberação da OTC neste meio foi reduzida, obtendo-se o efeito de gastrorresistência desejado. Em meio básico a liberação foi gradual, sendo que o fármaco foi totalmente liberado em cinco horas, para as micropartículas com e sem recobrimento. Deste modo, o sistema estudado mostrou um grande potencial para aplicação em sistemas de liberação controlada de OTC in vivo, desde que sejam realizados os testes necessários, podendo ser produzido em curto prazo em escala comercial / Abstract: The present work focused on the development of microparticles based on natural polymers for use in gastro-release systems, where drug-sensitive gastric medium may follow intact until its enteric controlled delivery. The oxytetracycline (OTC) was selected in this study, since it is an antibiotic that, when ingested, may cause irritation of the gastric mucosa, limiting its use in conventional treatment. The method chosen to prepare microparticles was the complex coacervation in a single stage. Natural polymers chosen were the polianionic alginate and the policationic chitosan because they are biocompatible, nontoxic and easy degradation. Morphological characterizations of the surface and interior of the microparticles, with and without drug, were made by scanning electron microscopy (SEM). The distribution of OTC in the microparticles was determined by multiphoton confocal microscopy, taking the advantage of the inherent fluorescence of OTC. By infrared spectroscopy with Fourier Transform - FTIR it was possible to follow chemical identities of each component and the interaction between the biopolymers chitosan and alginate by the displacement of the absorption bands of each biopolymer. The modulation of OTC release from microparticles was made by coating these microparticles in fluidized bed with a polymer dispersion based on acryl-EZE ® MP, a synthetic anionic polymer gastro-resistant. The kinetics of in vitro release of OTC was performed by spectrophotometric method, in acid dissolution medium buffered medium pH6,8 to study the both environment of interest, ie gastric and intestinal. By confocal laser microscopy it was verified that the encapsulation of OTC was quite efficient. A solution of acryl-EZE ® MP was adequate to study the modulation of microencapsulated controlled release of OTC in the matrix chosen. Kinetic studies showed rapid release of OTC at the begining of the experiments in acidic medium, for uncoated microparticles. After coating with acryl-EZE ® PM, 50% mass gain, the suppression of OTC "burst effect", in the range of two hours, was significantly reduced, meaning the material has a great potential to avoid the gastric resistance desired. In basic medium the release was gradual, and was completed in five hours, for both coated and uncoated microparticles. Thus, the system studied showed a great potential for application to short-term delivery systems for OTC in vivo, subject to further studies, also aiming its commercial viability / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestra em Engenharia Química

Orientador: Eliana Aparecida de Rezende Duek / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T22:58:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_CintiaCristina_M.pdf: 1464458 bytes, checksum: 539c2342d9349f9bfd8f8d3807a840d7 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Dispositivos de liberação controlada de fármacos têm sido indicados por profissionais da saúde como uma alternativa para aumentar a eficácia terapêutica de medicamentos assim como a adesão dos pacientes ao tratamento. Polímeros biorreabsorvíveis, seus copolímeros e blendas têm apresentado vantagens em relação a outros polímeros por serem: biocompatíveis, fáceis de processar, degradarem por hidrólise, apresentarem subprodutos não tóxicos, e determinarem a morfologia e distribuição de diâmetros de microesferas e consequentemente a taxa de degradação do dispositivo e a cinética de liberação do fármaco. O objetivo deste trabalho foi obter e caracterizar microesferas de PLDLA carregadas com sinvastatina. O poli L-co-D,L ácido láctico (PLDLA) é um copolímero do poli Ácido Láctico (PLA). A sinvastatina é um fármaco usado no tratamento de hiperlipidemias, que induz formação de tecido ósseo quando aplicado no local de fraturas e patologias ósseas. A técnica de simples emulsão permitiu a obtenção de microesferas com morfologia esférica, superfície lisa, tamanho em escala micrométrica, grande distribuição de diâmetros, manteve a integridade química do polímero e o fármaco encapsulado se encontra em estado amorfo disperso pela matriz polimérica. A eficiência de encapsulação do dispositivo foi de 96,2% e o estudo de liberação in vitro apresentou liberação inicial em explosão, característica de sistemas compostos por microesferas de diâmetros variados. A sinvastatina degradou em seu hidróxiácido e em produtos não identificados. As microesferas liberaram o fármaco até o 30º dia de estudo enquanto degradavam. Portanto, as microesferas de PLDLA obtidas são dispositivos promissores para a aplicação como carreadores na liberação local e controlada de fármacos / Abstract: Drug delivery systems have been indicated by health professional as an alternative to improve drug efficacy and acceptability of the treatment to the patient. Bioreabsorbable polymers, its copolymers and blends have presented advantages and importance in relation to others polymers due to characteristics like: biocompatibility, easily to process, hydrolytic degradation, byproducts are nontoxic, control to microspheres morphology size distribution and consequently degradation rate and drug release kinetics. The aim of this work was to obtain and characterize simvastatin loaded PLDLA microspheres. The Poly L-co-D,L lactic acid (PLDLA) is a Poly lactic acid (PLA) copolymer. Simvastatin is a drug used for hyperlipidemia, that locally applied induces bone formation and fracture healing. The oil/water single emulsion/solvent evaporation technique produced microspheres in a spherical and smooth surface, micrometric size, large diameter distribution, the microencapsulation process did not interfere in the polymer chemical structure and the drug is in a amorphous state in the polymeric matrix. Simvastatin encapsulation efficiency was 96,2% and in vitro drug release showed a burst release, which characterize large diameter distribution systems. Simvastatin had degradated in its hydroxiacid and non-identified products. Microspheres released the drug up to 30º day while the degradation process occured. Thus, the PLLA microspheres obtained are promising to apply as a carrier drug delivery system / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Leonardo Fernandes Fraceto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-19T01:41:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Grillo_Renato_M.pdf: 3217546 bytes, checksum: e0e0715313f026b21d8edb4e55fd94cf (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Muitas das novas tecnologias desenvolvidas atualmente envolvem a nanobiotecnologia, dentre elas, os sistemas carreadores nanoestruturados poliméricos. Os sistemas nanoestruturados poliméricos (SNP) agem como compartimentos transportadores de substâncias bioativas e apresentam tamanho inferior a 1 ?m. Estes sistemas têm a capacidade de alterar as propriedades físico-químicas dos compostos a eles incorporados, levando a algumas vantagens. Para herbicidas estes sistemas podem ser responsáveis pela redução na quantidade de substância química necessária para o controle de pragas, diminuição no risco de poluição ambiental, redução na quantidade de energia gasta, uma vez que se reduz o número de aplicações necessárias comparadas às formulações convencionais e aumento na segurança das pessoas responsáveis pela aplicação do produto no campo. Neste trabalho pretende-se introduzir esta nova abordagem tecnológica de sistemas de liberação modificada para herbicidas triazínicos, preparando e caracterizando dois tipos de nanocápsulas obtidas do polímero biodegradável poli(_-caprolactona) (PCL). Os herbicidas triazínicos escolhidos foram ametrina, atrazina e simazina devido a sua ampla utilização em plantações de cana-de-açúcar e milho no Brasil. Em uma primeira etapa deste projeto foram preparadas nanocápsulas pelo método deposição interfacial de polímero préformado e analisadas quanto sua eficiência de encapsulação, perfil de cinética de liberação, estabilidade físico-química e morfologia. A eficiência de encapsulação dos herbicidas nas nanocápsulas de PCL foi elevada, apresentando valores compreendidos entre 98% e 84% (m/m). O perfil de cinética de liberação do herbicida livre foi mais rápido, quando comparado com o herbicida associado às nanocápsulas. O mecanismo responsável pela liberação dos herbicidas neste sistema foi dado pelo processo de relaxamento das cadeias poliméricas. As suspensões coloidais de nanocápsulas apresentaram tamanho médio entre 200-300 nm, polidispersão baixa e valores de potencial zeta menor que -25 mV. As análises microscópicas mostraram que as nanocápsulas apresentaram-se esféricas, densas e sem agregados. Os espectros de infravermelho das nanocápsulas de PCL contendo herbicidas não apresentarambandas relacionadas aos herbicidas, evidenciando uma interação entre o composto bioativo e a nanopartícula. Na segunda etapa deste projeto foram preparadas nanocápsulas de PCL revestidas com diferentes concentrações de quitosana e encapsulou-se o herbicida atrazina ao sistema. A taxa de encapsulação, o perfil de cinética de liberação e a estabilidade físico-química das formulações também foram avaliados e observou valores de encapsulação compreendido entre 84% e 64% (m/m). O perfil de cinética de liberação do herbicida também foi alterado quando associado às nanocápsulas revestidas e o mecanismo de liberação foi dado pelo processo de difusão e relaxamento das cadeias poliméricas. A estabilidade das formulações foi alterada conforme mudança na concentração de quitosana. Portanto considerando alguns destes resultados e pensando na larga utilização de herbicidas no mundo, o seu uso na agricultura na forma associada a sistemas carreadores de liberação modificada pode ser interessante e bastante promissor do ponto de vista ecológico como econômico / Abstract: Many of the new technologies developed today involve nanobiotechnology, among them, nanostructured polymeric carrier systems. Nanostructured polymeric systems (PNS) compartments act as carriers of bioactive substances and have size less than 1 micrometers. These systems have the ability to change the physicochemical properties of the compounds incorporated into them, leading to numerous advantages. For these systems herbicides may be responsible for the reduction in the amount of chemical needed for pest control, decreased risk of environmental pollution, reduction in the amount of energy expended, since it reduces the number of applications required compared to conventional formulations and increase the safety of persons responsible for applying the product on the field. This study intended to introduce this new technology approach for sustained release systems triazine herbicides, preparing and characterizing nanocapsules produced with poly (_-caprolactone) (PCL). The herbicides were chosen ametryn, atrazine and simazine because of its wide use in sugar cane and corn crops in Brazil. In a first stage of this study was prepared nanocapsules by interfacial polymer deposition method preformed and analyzed for their encapsulation efficiency, release kinetics profile, physical and chemical stability and morphology. The encapsulation efficiency of herbicides in PCL nanocapsules was good, with values between 98% and 84%. The kinetic profile of free herbicide release was modified compared with the herbicide associated with nanocapsules. The mechanism responsible for the release of herbicides in this system was given by the process of relaxation of polymer chains. The colloidal suspensions of nanocapsules present a mean size between 200-300 nm, low polydispersity and zeta potential values lower than -25 mV. The microscopic analysis showed that the nanocapsules were spherical and didn't present aggregates. The infrared spectra of nanocapsules-PCL containing herbicides showed no bands related to herbicides, showing an interaction between the nanoparticle and the bioactive compound. In the second stage of this study was prepared PCL nanocapsules coated with different concentrations of chitosan and encapsulated to the herbicide atrazine to the system. The rate of encapsulation, the profile of release kinetics and physical and chemical stability of the formulations were also evaluated and observed values of encapsulation between 84% and 64%. The profile of release kinetics of the herbicide was also altered when associated with nanocapsules coated and release mechanism was given by the process of diffusion and relaxation of polymer chains. The stability of the formulations was changed according to change in the concentration of chitosan used. So considering some of these results and considering the wide use of herbicides in the world, its use in agriculture as the associated systems for the controlled release carrier can be interesting and very promising in terms of ecological and economical / Mestrado / Bioquimica / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Claudio Airoldi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T09:21:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_AdrianaPires_D.pdf: 2625082 bytes, checksum: 5ad150ad19ef89615a506cf16abb5e3b (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O biopolímero quitosana foi modificado quimicamente a fim de se potencializar suas propriedades. Duas sequências de reações foram realizadas: i) imobilização do metil acrilato seguido da cisteamina, obtendo-se os materiais QMA e QMAC, e ii) imobilização envolvendo o etilenossulfeto, acrilato de metila e cisteamina, obtendo-se os materiais, QE, QEMA e QEMAC. As estruturas correspondentes foram caracterizadas por análise elementar, espectroscopia na região do infravermelho, ressonância magnética nuclear no estado sólido C, termogravimetria, difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura. Os novos biopolímeros foram testados para a aplicação em sorção dos cátions de chumbo e cádmio e também do corante aniônico azul reativo e do catiônico verde brilhante. Também foram aplicados para a imobilização e liberação controlada do fármaco ibuprofeno. Os novos biopolímeros obtidos mostraram-se bons sorventes frente aos cátions metálicos e ao corante aniônico. No estudo de cinética de sorção foram utilizadas as equações de pseudo primeira e segunda ordens a fim de verificar o mecanismo que envolve o processo, sendo que o de segunda ordem mostrou-se o mais adequado. Nos experimentos isotérmicos foram utilizadas as equações de Langmuir e Freundlich, onde o modelo de Langmuir foi o que apresentou melhor ajuste. Os materiais também foram utilizados para imobilização e liberação controlada do fármaco, na forma de pastilhas e filmes reticulados com glutaraldeído. Os experimentos mostraram que a liberação é sensível ao pH. As quitosanas quimicamente modificadas permitiram a redução da liberação do fármaco no fluido gástrico, uma vez que os grupos funcionais presentes causam uma diminuição na taxa de intumescimento a pH 1,2, em contraste com o comportamento ocorrido em pH 7,4 que simula o fluido intestinal, onde há um aumento na taxa de intumescimento. Em tais condições a carga negativa do ibuprofeno é eletrostaticamente repelida pela superfície negativa dos derivados da quitosana / Abstract: The chitosan biopolymer is chemically modified in order to enhance its properties.Two sequences of reactions were carried out: i) immobilization of methyl acrylate followed by cysteamine to yield materials QMA and QMAC, and ii) immobilization ethylene sulfide, methyl acrylate and cysteamine to yield materials QE, QEMA, QEMAC. The corresponding structures were characterized by elemental analysis, infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance in solid state C NMR, thermogravimetry, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The new polymers were tested for use in sorption of cations of lead and cadmium and also reactive blue dye anionic and cationic bright green. Were also applied to the immobilization and controlled release of drugs using ibuprofen as a model drug. The new polymers obtained proved to be good sorbents for the metallic cations and the anionic dye. In the sorption kinetics study were used equations first and second pseudo order to verify the mechanism that involves the process, and the second order proved to be the most appropriate. In isothermal experiments were used Langmuir and Freundlich equations, where the Langmuir model showed the best fit. The materials were also used for immobilization and controlled release of the drug in the form of tablets and film crosslinked with glutaraldehyde. The experiments show that the release is pH sensitive. The chemically modified chitosans possible to reduce the release of the drug in the gastric fluid, because functional groups present cause a decrease in swelling rate at pH 1.2. In contrast to the behavior that occurred at pH 7.4 simulated intestinal fluid, where there is an increase in the rate of swelling. Under such conditions the negative charge of ibuprofen is repelled electrostatically by the negative surface of the derivatives of chitosan / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutora em Ciências