Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-20T12:27:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DiegoBeckerBorin.pdf: 7060697 bytes, checksum: bbf39761011feb8708ec27ab4968daed (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-20T12:27:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DiegoBeckerBorin.pdf: 7060697 bytes, checksum: bbf39761011feb8708ec27ab4968daed (MD5) Previous issue date: 2017-03-27 / The pathophysiology of neurodegenerative diseases is associated with neuronal loss or dysfunction, whose characteristics are determined due to cerebral area affected and progression of the disease. Creatine has physiological importance as energy buffer and storage having protective effects in animal models of neurodegenerative diseases. However, its permeability through the blood-brain barrier (BBB) is very low. The objective of this study is was developing a nanoliposome carrier to facilitate the delivery of creatine to the central nervous system (CNS), thus could potentiate the effects of creatine. In order to test the safety of liposomes toxicity, assays were performed in cell culture and in vivo, as well as analyzed in streptozotocin-induced (STZ) dementia model. The method of production of liposomes by ethanol injection, proved to be efficient, since particles with a polydispersion index (PDI) of 0,237, negative Zeta potential (-12.5 mV) and average size of 213 nm were obtained. The size was confirmed by transmission electron microscopy where spherical particles of 100-200 nm were observed. In in vitro toxicity assays, blank liposomes (without creatine - BL) as well as creatine liposomes (CrL) at concentrations of 0.02 and 0.2 mg/mL did not alter the viability of VERO cells cultured. It also did not alter viability of neural cells in hippocampal slices from adult rats. In toxicity assays in vivo, subchronic treatment with both liposomes did no changes hematological and biochemical markers in blood of young rats, but an increased in creatine concentrations were observed in the brains of CrL-treated animals was observed. In the animal model of STZ-induced dementia in adult mice, behavioral changes such as habituation memory deficit and long-term aversive memory were reversed by 21 days treatment with free creatine and CrL. The animals of the STZ groups did not present alterations in energetic metabolism enzymes in the hippocampus, but they showed a reduction in creatine levels in cerebral tissue, which was reversed by the treatment with free creatine and CrL. It is suggested from the results that CrL can be used safely, but further studies should be performed to verify its performance in other neurodegeneration models. / A fisiopatologia de doenças neurodegenerativas está associada à perda ou disfunção neuronal, cujas características são determinadas pela região onde ocorre a perda e pela velocidade de progressão da doença. A creatina possui importância fisiológica como mecanismo de reserva e tampão energético tendo efeitos protetores em modelos animais de doenças neurodegenerativas, apesar de possuir baixa permeabilidade através da barreira hematoencefálica (BHE). Assim, o objetivo do presente estudo foi desenvolver um carreador lipossomado para facilitar a entrega de creatina ao sistema nervoso central (SNC), e assim potencializar os efeitos da creatina livre. Com a finalidade de testar a segurança dos lipossomas testes de toxicidade em cultura de células e in vivo foram realizados, assim como testes em um modelo de demência induzido por estreptozotocina (STZ) para avaliar sua funcionalidade, também foi avaliada a concentração de creatina no SNC dos animais. O método de produção de lipossomas por meio da injeção de etanol demonstrou ser eficiente, pois foram obtidas partículas com índice de polidispersão (IPD) 0,237, potencial Zeta de -12,5 mV e tamanho médio de 213 nm. O tamanho foi confirmado por microscopia eletrônica de transmissão onde observou-se partículas esféricas de 100 a 200 nm. Nos testes de toxicidade in vitro, os lipossomas brancos (sem creatina - LB) bem como os lipossomas de creatina (LCr) nas concentrações de 0,02 e 0,2 mg/mL não alteraram a viabilidade de células em cultura da linhagem VERO, e tampouco de fatias da área cerebral hipocampo de ratos adultos. Nos testes de toxicidade in vivo, não foram observadas alterações com o tratamento subcrônico com ambos lipossomas em marcadores hematológicos e bioquímicos em ratos filhotes, porém foi observado um aumento nas concentrações de creatina no cérebro dos animais tratados com LCr. No modelo animal de demência induzido por STZ em camundongos adultos foram observadas alterações comportamentais como déficit de memória de habituação e aversiva de longo prazo ambas revertidas pelo tratamento de 21 dias com creatina livre e LCr. Os animais dos grupos STZ não apresentaram alterações em enzimas do metabolismo energético no hipocampo, porém apresentaram redução nos níveis de creatina, que foi revertido pelo tratamento com creatina livre e LCr. Sugere-se a partir dos resultados obtidos, que os LCr podem ser utilizados com segurança, porém mais estudos devem ser realizados para verificar seu desempenho em outros modelos de neurodegeneração.

Orientadores: Maria Helena Andrade Santana, Maria Vitoria Lopes Badra Bentley / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T23:17:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barbosa_RaqueldeMelo_M.pdf: 4198029 bytes, checksum: b5072f7f5d6c82c75879c1717e1946ed (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Resumo: Neste trabalho foi estudada a preparação e caracterização de lipossomas elásticos e elástico-magnéticos projetados para facilitar o transporte transdérmico de moléculas bioativas. Os lipossomas preparados foram do tipo unilamelar, compostos de dimiristoilfosfatidilcolina sintética (DMPC), fosfatidilcolina de soja hidrogenada ou fosfatidilcolina de ovo (PCovo) como componentes estruturais e dos tensoativos derivados do ácido láurico: 'C IND. 12¿¿E IND. 5¿ (polioxietilenoglicol-4-dilauril ester) PEG8L (polioxietilenoglicol-8-luril ester), PEG4DL (polioxietilenoglicol-8-dilauril ester), como componentes elásticos. As propriedades magnéticas foram adicionadas aos lipossomas através da incorporação da magnetita coloidal. A incorporação dos tensoativos nos lipossomos foi feita por dois procedimentos: durante a hidratação do filme lipídico ou por incubação com lipossomas pré-formados. Os lipossomas elásticos foram caracterizados através da quantificação do teor de fosfolipídios, diâmetro médio e distribuição de tamanhos, incorporação dos tensoativos, capacidade de permeação em membranas artificiais com poros de 50 e 30nm, elasticidade e estabilidade física de estocagem. Nos lipossomas elástico-magnéticos foi também caracterizada a incorporação da magnetita coloidal. Os resultados experimentais mostraram que a temperatura de transição de fases do fosfolipídio, a fluidez da bicamada lipídica produzida pela incorporação do tensoativo e a preservação da integridade da partícula foram fatores que determinaram o desempenho dos lipossomas elásticos na permeação através de membranas nanoporosas... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The purpose of this work was to study the preparation and characterization of elastic and elastic-magnetic liposomes designed to facilitate the transdermal transport of drugs. The prepared liposomes were unilamellar, composed by synthetic dymirystoylphosphatidylcholine (DMPC), hydrogenated soy phosphatidylcholine or egg phosphatidylcholine (PCegg) as structural components and by the derivative lauric acid surfactants: 'C IND. 12¿¿E IND. 5¿(polyoxyethylene-5-lauryl ether), PEG4L (polyethyleneglycol-4-lauryl ester), PEG4DL (polyethylenoglycol-4 dilauryl ester), PEG8L (polyethyleneglycol-8-lauryl ester) e PEG8DL polyethyleneglycol-8- dilauryl ester) as elastic components. Magnetic properties were added to elastic liposomes by incorporation of colloidal magnetite. The incorporation of surfactants to liposomes was done by two procedures: during hydration of lipid film or by incubation with preformed liposomes. The elastic liposomes were characterized through their phospholipid contents, mean diameter and size distribution, incorporation of surfactants, capability for permeation through artificial membranes containing 50 or 30 nm porous, elasticity and storage stability. The incorporation of colloidal magnetite was also characterized in elastic-magnetic liposomes. The experimental results show that the phospholipid phase transition temperature, the fluidity of the lipid bilayer generated by surfactant incorporation and the preservation of particle integrity were factors determining the performance of elastic liposomes on permeation through nanoporous membranes. In this context, DMPC and PCegg phospholipids and the surfactants PEG8L and PEG8DL were the best compounds... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Eneida de Paula, Angelica de Fatima de Assunção Braga / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-05T00:44:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Araujo_DanieleRibeirode_D.pdf: 2753467 bytes, checksum: 296240a6f2747532a1c84600d6c877c5 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Dentre os fármacos usados para aliviar ou eliminar a dor, encontram-se os anestésicos locais (AL). Esses compostos, capazes de bloquear a excitação-condução em nervos periféricos, têm duração de ação relativamente curta e toxicidade para os sistemas nervoso central e cardiovascular. Com a finalidade de prolongar a duração de ação e reduzir a toxicidade sistêmica dos AL, pesquisas com diferentes tipos de sistemas carreadores têm sido desenvolvidas. Essas novas formulações, denominadas de liberação lenta, possibilitam a liberação controlada e evitam picos plasmáticos dos AL, prolongando a analgesia e reduzindo sua toxicidade. Neste trabalho objetivamos preparar, caracterizar (quanto a encapsulação ou complexação, estabilidade e liberação da droga) e avaliar in vitro (toxicidade celular) e in vivo, a atividade farmacológica (latência, intensidade, duração de ação e toxicidade local) de novas formulações anestésicas de liberação controlada, comparando-as com os fármacos disponíveis no mercado. Os AL de escolha foram as amino-amidas cíclicas: Bupivacaína (BVC), Mepivacaína (MVC) e Ropivacaína (RVC), bastante utilizadas em clínica médica e odontológica. Os sistemas carreadores de drogas adotados foram lipossomas unilamelares grandes (LUV de 400nm, compostos de fosfatidilcolina e colesterol) e as ciclodextrinas: ß-CD ou hidroxipropil ß-CD (HPß-CD). Ensaios de estabilidade física, por fluorescência, revelaram que os lipossomas mantêm o conteúdo encapsulado e que a presença do AL não interfere na permeabilidade dos mesmos, analisada em função do tempo e temperatura. O coeficiente de partição foi calculado e indicou o perfil esperado pelas substituições, i.e., MVC<RVC<BVC (93,132 e 136, respectivamente). Testes de estabilidade química não indicaram mudanças nos índices de peroxidação lipídica em até 4 meses de estocagem (a 4ºC) após encapsulação dos AL. Porém, análises por espalhamento de luz mostraram aumento no tamanho das vesículas após 30 dias de preparação, inviabilizando o uso das mesmas por períodos maiores. A complexação com CDs foi evidenciada através de calorimetria diferencial de varredura, que detectou alterações na temperatura de fusão dos AL puros, bem como perda do pico endotérmico referente à desidratação da cavidade da ciclodextrina, nos sistemas de BVC e RVC complexadas com ß-CD e HPß-CD. Imagens de microscopia eletrônica de varredura confirmaram que há perda da estrutura cristalina dos AL e CDs puros, após a complexação. Experimentos de solubilidade de fases revelaram aumento linear na solubilidade da BVC e RVC em função da concentração de CDs, além de permitir o cálculo da constante de associação entre AL:ß-CD (8,9 e 7,9 M-1) e AL:HPß-CD (14,7 e 10,0 M-1) para BVC e RVC, respectivamente. Através de ensaios in vitro (diálise) observou-se diminuição nas taxas de liberação de BVC e RVC complexadas e de RVC encapsulada em lipossomas, em relação aos AL livres, indicando que a interação com esses carreadores alterou a permeação dos AL através de membranas. Os ensaios de toxicidade, em cultura de fibroblastos e em eritrócitos humanos, revelaram diminuição na toxicidade dos AL após complexação com CDs (BVC e RVC) ou encapsulação em lipossomas (MVC e RVC). Nos ensaios in vivo observou-se que, após o bloqueio do nervo infraorbital em ratos, as formulações lipossomais (MVCLUV e RVCLUV) prolongaram a duração e aumentaram a intensidade da analgesia em relação aos AL livres ou associados a vasoconstritores (no caso da MVC), sugerindo as formulações de AL encapsulados em lipossomas como alternativa ao uso de vasoconstritores em procedimentos cirúrgicos prolongados e manutenção da analgesia pós-operatória, especialmente em Odontologia. Com relação à avaliação do bloqueio motor, a injeção dos AL livres, encapsulados ou complexados alterou, de maneira dose-dependente, a função motora dos animais após bloqueios caudal (injeção intratecal) e do nervo ciático (infiltração) havendo a perda reversível dos reflexos motores em todos os animais testados. Nenhuma das formulações de AL testadas, tanto com ß-CD, HPß-CD ou LUV, prolongou ou intensificou a potência do bloqueio motor induzida por BVC e RVC. No entanto, nos sistemas BVCHPß-CD e RVCHPß-CD observou-se redução significante na latência ou tempo para instalação do bloqueio, indicando um início de ação mais rápido, sem modificar a duração do bloqueio motor, o que é bastante desejável. Já a avaliação do bloqueio sensorial do nervo ciático de camundongos, demonstrou que os sistemas BVCHPß-CD, RVCHPß-CD e RVCLUV e induziram aumento na intensidade e duração da analgesia em relação aos AL livres ou complexados com ß-CD, tornando-os de grande interesse para uso no período pós-operatório. A injeção intratecal de BVCHPß-CD 0,5% também aumentou o limiar de nocicepção dos animais em relação à BVCß-CD e BVC livre, mostrando aumento na potência e duração da analgesia. Esse resultado, em particular, nos permite sugerir que o aumento da potência anestésica (ca 1,5 vezes), obtido com as formulações deve-se, além de ao aumento na concentração total de AL (em água e associado ao carreador) disponibilizada pelas formulações, à menor ligação dos anestésicos com proteínas do líquor e/ou sua menor captação pela circulação; mantendo o AL por mais tempo em contato com a membrana neuronal. Em avaliação neurohistológica encontramos sinais de neurotoxicidade em alguns dos animais tratados com o complexo BVCHPß-CD (a 0.5%de BVC) que não foram observados após injeção de HPß-CD ou BVC, isoladamente. A potencialização do efeito tóxico da BVC pela complexação com HPß-CD deve-se à maior disponibilidade do AL em contato com a membrana neuronal, sugerindo que o uso do complexo em concentrações menores (como 0,25%), reduziria o efeito neurotóxico sem modificar a potência anestésica. Além disto, a análise nefrohistológica não detectou quaisquer indícios de alterações morfofuncionais após o tratamento dos animais com HPß-CD, BVC ou BVCHPß-CD após administração intratecal, confirmando a potencialidade do uso clínico desta formulação anestésica / Abstract: Local anesthetics (LA) are among the different classes of pharmacological compounds used to attenuate or to eliminate pain. These drugs, which are able to reversibly block the excitation/transmission of the nerve impulse in axons have a relatively short action and a significant toxicity to the Central Nervous and Cardiovascular systems. In order to prolong the time of action and to reduce the systemic toxicity of LA, many investigations have been carried out with LA in drug-delivery systems. These novel formulations, called long-acting local anesthetics, allow the controlled release - avoiding high plasmatic concentrations to be reached ¿ in such a way that they prolong analgesia as well as they reduce LA¿s intrinsic toxicity. Our aim was to prepare, to characterize (the encapsulation, stability and drug-release) and to evaluate - both in vitro (cellular toxicity) and in vivo (latency, intensity and duration of anesthesia as well as local toxicity) the pharmacological activity of new drug-delivery systems for LA, in comparison to the commercially available anesthetics. We have chosen the cyclic amino-amide anesthetics Bupivacaine (BVC), Mepivacaine (MVC) and Ropivacaine (RVC), since they are largely used in medicine and dentistry. The drug-carrier systems used were large unilamellar liposomes (400 nm LUV, composed by phosphathidylcholine and cholesterol) and cyclodextrins: ß-CD and hydroxypropyl (HPß-CD). Stability tests showed that liposomes were able to keep their content and that LA incorporation did not change their permeability at different times and temperatures. Partition coefficients were measured and indicated the profile expected from the substitution degree, i.e. MVC < RVC < BVC (P values = 93, 132 and 136, respectively). Chemical stability was evaluated through oxidative tests and no changes in the lipid oxidation levels were observed up to 4 months after preparation and storage at 4ºC, with and without LA. Nevertheless, light-scattering measurements revealed an increase in the vesicles size after 30 days, restraining the use of the liposome formulations for a longer time. LA complexation with CDs was evidenced by Differential Scanning Calorimetry, which runs detected changes in the fusion temperature of the pure LA, as well as loss of the characteristic endothermic peak of dehydration of the cyclodextrin¿s (ß-CD and HPß-CD) cavity following complexation with BVC and RVC. Electron microscopy images revealed that LA:CD complexation leads to disappearance of the typical crystal structures of pure LA and CD, what was not noticed with juxtaposition (or physical mixture) of the compounds. Kinetic studies showed that complexation equilibrium is reached in a few hours, while phase-solubility tests detected an enhance in the water solubility of BVC and RVC in the presence of increasing CD concentrations, also allowing calculation of the association constants between LA:ß-CD (8.9 and 7.9 M-1) and LA:HPß-CD (14.7 and 10.0 M-1) for BVC and RVC, respectively. In vitro dialysis equilibrium tests disclosed a decrease in the release of BVC and RVC after complexation with HPß-CD or ß-CD as well as for liposomal RVC, when compared to free LA molecules, in a clear demonstration that the interaction with the carriers changed LA permeation through the membranes. Toxicity tests in vitro, including fibroblast cells culture and human erythrocyte hemolysis, have registered a decrease in the LA toxicity after complexation with both CDs (BVC and RVC) or encapsulation in liposomes (MVC and RVC). In vivo tests have shown, using the infraorbital nerve blockade test in rats, that liposomal formulations (MVCLUV and RVCLUV) prolonged the action and enhanced the intensity of the analgesia effect of free LA, as well as of vasoconstrictor associated-LA preparations (for MVC), suggesting that liposomal LA formulations could possible replace vasoconstrictors use in long-lasting surgical procedures or at the post-operatory period, specially for dentistry purposes. Motor blockade tests revealed that all the samples used: free, CD-complexed or liposome-encapsulated LA changed in a dose-dependent manner the motor function of the animals after caudal (intrathecal) or sciatic (infiltrative) injection, leading to the reversible loss of motor answer in all animals studied. None of the LA formulations tested (with ß-CD, HPß-CD or LUV), were able to prolong or to intensify the motor blockade induced by BVC and RVC. However, both BVCHPß-CD and RVCHPß-CD systems significantly reduced the latency for the motor blockade, indicating a fast onset of action, without changing the overall motor blockade, what is highly desirable for a LA. Evaluation of the sensorial blockade in the sciatic nerve of mice demonstrated that BVCHPß-CD and RVCHPß-CD, as well as RVCLUV formulation increased the intensity and duration of the analgesia effect, when compared to free or ß-CD-complexed LA, revealing that those systems can be of great interest at the post-operatory period. Intrathecal injection of 0.5% BVCHPß-CD enhanced the animals¿ nonciceptive limiar in relation to BVCß-CD and free BVC, revealing an increase in the analgesia potency and duration of action. This result allowed us to suggest that the enhance in the nonciceptive effect (ca 1.5 times) observed with the new LA formulations can be attributed, not only to the increase in total LA concentration available to the nerve fibers, but also to the lower protein-binding of the LA molecules, as well as to their lower clearance; altogether, these mechanisms keep the LA for a longer time in contact with the neuronal membrane. Morphological analysis of nervous¿ system cells disclosed neurotoxic signals in part of the animals treated with 0.5% BVCHPß-CD that were not observed if HPß-CD or BVC, alone, were used. The rise in the BVC toxic effect observed after complexation with HPß-CD can be explained by the enhanced availability of the LA molecules in contact with the neuronal membrane, what lead us to suggest that employment of the complex, at lower BVC dosages (0.25% for instance) could reduce the neurotoxic effect without changing the anesthetic potency. Besides, nephro-histological images did not detect any sign of morpho-functional alterations after intrathecal treatment of the animals with HPß-CD, BVC or BVCHPß-CD substantiating the potentiality of the clinical use of that LA formulation / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Orientadores: Maria Helena Andrade Santana, Ricardo de Lima Zollner / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-27T03:55:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Victorino_IgorRicardodeSouza_M.pdf: 6760377 bytes, checksum: 05fc12e1f97a8b092dbd91b47b06441d (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Os lipossomas têm sido utilizados como imunoadjuvantes antigênicos, em estudos que enfatizam a sua atuação no sistema imunológico. Extratos peptídicos ou protéicos de várias fontes foram encapsulados em lipossomas ou associados à sua superficie, e aplicados em imunoterapias e vacinas. Apesar disso, poucos são os estudos voltados para a performance do processo de preparação desses lipossomas, eficiência da associação proteína/lipídio e estabilidade das vesículas. Este trabalho trata da avaliação do encapsulamento das proteínas: Albumina de Soro Bovino (BSA), Mioglobina (Mio) e Cito cromo C (Cit C), simulando extratos alergênicos provenientes de fungos e ácaros, no que se refere à faixa de peso molecular das suas proteínas. Os lipossomas foram preparados com os lipídios L-a-distearoilfosfatidi1colina (DSPC) e Colesterol (Col) na razão molar 70:30 respectivamente. As proteínas foram encapsuladas individualmente e em forma de misturas de composições molares BSA:Mio:Cit C de 20:40:40, 40:20:40 e 40:40:20, respectivamente. Além disso, a mistura de proteínas de composição 40:20:40 (BSA:Mio:Cit C) foi também associada covalentemente à superficie das vesículas. Os lipossomas foram caracterizados pelo teor de fósforo e diâmetro médio. O desempenho do encapsulamento foi analisado através dos perfis e eficiências de encapsulamento das proteínas individuais e em misturas, além da estabilidade das vesículas em tensoativo penta etileno glicol mono-n-dodecil éter (C12Es), e de plasma humano. Para as misturas, analisou-se a exclusão de proteínas durante o encapsulamento e a associação à superficie dos lipossomas. Os resultados indicam que a eficiência de encapsulamento depende mais das interações proteína:lipídio que do tamanho das proteínas. As eficiências de encapsulamento variaram entre 0,03% e 3,55% para as proteínas individuais e entre 1,04% e 3,94% para as misturas. Não houve alteração na estabilidade dos lipossomas em C12Es com a presença das proteínas. Em plasma, essas vesículas permaneceram estáveis por aproximadamente 20 horas. Na associação à superficie dos lipossomas, predominou a presença de BSA em relação às outras proteínas / Abstract: Liposomes has been studied as antigenic immunoadjuvants with emphasis on their performance in the imunological system. Peptides or proteins of various sources were encapsulated in liposomes or associated to their surface, and applied in immunotherapy and vaccines. In spite of this, there are few studies about the performance of preparation process ofthese liposomes, efficacy ofthe association proteinllipid and the stability ofvesic1es. This work concems with the evaluation of the encapsulation of the proteins Bovine Serum Albumin (BSA), Myoglobin (Myo) and Cythochrome C (Cyt C), simulating allergen extracts from molds and mites, related to the range of molecular weight of their proteins. Liposomes were prepared with lipid L-a-disteraoylphosphatidylcholine (DSPC) and Cholesterol (Chol) at molar ratio 70:30 respectively. The proteins were encapsulated individualyand in mixtures with molar composition BSA:Myo:Cyt C of20:40:40, 40:20:40 and 40:40:20 respectively. Furthermore, the mixture 40:20:40 (BSA:Myo:Cyt C) was also covalent1y associated to the surface of vesic1es. Liposomes were characterized by their phosphate contents and mean diameter. The performance of the protein encapsulation was evaluated through the profiles and efficiency of the encapsulation and throught the stability of vesic1es in the presence of the surfactant penta ethylene glycol mono-n-dodecyl ether (C12ES) and human plasma. For the mixtures, the exclusion of proteins duringentrapment or association to the liposome surface was also evaluated. The experimental results indicate that the efficacy of encapsulation is more dependent of the interactions proteinllipid than the size of the proteins. The efficiencies of encapsulation changed between 0.03% and 3,55% for individual proteins and were between 1,04% and 3,94% for the mixtures. The presence ofproteins does not altered the stability of liposomes in C12ES . In human plasma the vesic1es remained with stability about 20 hours. For the mixtures, the presence ofthe BSA protein predominated in the vesicles / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Eneida de Paula / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-11T08:29:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_AnaClaudiaPedreirade_D.pdf: 2120861 bytes, checksum: ce2b043fb38d0b927ee7a899b2da40ae (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Anestésicos locais se caracterizam pela capacidade de abolir a dor sem a perda da consciência; contudo, são moléculas pequenas facilmente redistribuídas do sítio de injeção, limitando a duração da anestesia. Uma maneira de prolongar a anestesia é encapsular os anestésicos locais com sistemas carreadores como lipossomas, que permaneçam no sítio de injeção por um tempo maior, liberando o anestésico gradualmente e diminuindo sua toxicidade sistêmica. Este trabalho teve por finalidade caracterizar físico-químicamente uma nova formulação de lidocaína lipossomal, preparada por um processo escalonável; quanto à estabilidade e toxicidade local e avaliar a eficácia da formulação in vivo, quanto ao bloqueio sensorial e efeito sobre o sistema cardiovascular, em modelos animais, em comparação com preparações comerciais de LDC, associadas ou não a vasoconstritores. Partículas sólidas foram preparadas misturando-se fosfatidilcolina de soja hidrogenada, colesterol e manitol; após secagem em spray-dryer as partículas sólidas foram ressuspensas em tampão, a pH 7,4. A LDC foi incorporada na concentração de 2%. Análises por espalhamento de luz quase elástico revelaram uma população principal de lipossomas com 292,5 nm (100 %), cujo tamanho diminuiu para 227,0 nm após a incorporação da LDC. O coeficiente de partição determinado para o anestésico neste sistema foi de 23,5 ± 7,9. Experimentos de diálise mostraram que a encapsulação nos lipossomas reduziu a taxa de liberação da LDC em relação à LDC livre, o que pode levar a um prolongamento do efeito anestésico. O processo de esterilização por calor levou a um aumento significativo na peroxidação lipídica, porém os níveis de peróxido foram inferiores a 2nM por 10 meses após a preparação. Análises de espalhamento de luz indicaram que o tamanho dos lipossomas manteve-se estável por até 8 meses, a 4oC. Os ensaios in vitro, em cultura de fibroblastos 3T3, demonstraram que a encapsulação nos lipossomas não alterou de forma significativa a toxicidade da LDC em relação à LDC livre, mas apresentou menor citotoxicidade que a lidocaína associada ao vasoconstritor. Nos ensaios in vivo, o efeito anestésico da formulação de lidocaína lipossomal foi avaliado em relação à LDC livre e LDC com vasoconstritor, nas mesmas concentrações, pelo teste de bloqueio do nervo infraorbital, em ratos. Apesar do efeito anestésico da lidocaína lipossomal 2% não ser tão prolongado quanto o da lidocaína comercial associada à epinefrina, esta se mostrou vantajosa, pois aumentou em 67% o efeito anestésico total obtido, em relação à LDC livre 2% e teve efeito equivalente ao da LDC livre 3% (p<0,05). A cardiotoxicidade foi avaliada através do eletrocardiograma (ECG), medindo-se a pressão arterial média (PAM) e a freqüência cardíaca (FC), em ratos. Os resultados mostraram que não houve alterações no ECG, com redução na FC e queda na PAM que foi 52% menor para o grupo da LDC lipossomal em relação ao uso da LDC livre (p<0,05). Em conclusão, a nova formulação de lidocaína lipossomal aumentou a duração do bloqueio nervoso sensorial com menor cardiotoxicidade, podendo promover benefícios clínicos com uma margem de segurança maior, tornando-se uma formulação promissora na busca de anestésicos mais seguros e potentes / Abstract: Local anesthetics are characterized by their ability to suppress pain without losing awareness; however, these small molecules are quickly released from the site of injection, limiting the duration of anesthesia. One interesting approach to prolong anesthesia is to encapsulate local anesthetics with carrier systems as liposomes that will remain at the site of injection, gradually releasing the anesthetic and reducing its systemic toxicity. In this study we have performed the physicochemical characterization of a novel liposomal lidocaine formulation, prepared with a spray-dryer scale-up procedure, regarding its stability and local toxicity. The In vivo evaluation of the sensorial blockade and effect on the cardiovascular system caused by the formulation was essayed in animal models, in comparison to the commercially available preparation of LDC, associated or not with vasoconstrictors. Solid lipid particles were prepared mixing hydrogenated soybean phosphatidylcholine, cholesterol and mannitol; after the spray-drying process the particles were suspended in buffer at 7.4. LDC was incorporated in a 2% concentration. Laser light-scattering analysis showed a main liposome population with 292.5 nm (100%), which size slightly decreased (227.0 nm) after LDC incorporation. The partition coefficient of LDC in the system was determined as 23.5 ± 7.9. Dialysis experiments showed that encapsulation into liposomes reduced the release rate of LDC in relation to free LDC, what can take to a longer anesthetic effect. The sterilization process significantly increased lipid peroxidation, but the levels were less than 2nM up to 10 months after preparation. Light scattering analysis indicated that the size of the vesicles remained stable up to 8 months, at 4oC. In vitro essays with 3T3 fybroblasts demonstrated that encapsulation into liposomes did not significantly change the LDC toxicity in relation to free LDC, but diminished the citotoxicity in relation to the vasoconstrictor-associated LDC. In vivo essays the anesthetic effect of the liposomal lidocaine formulation was compared to that of free LDC and vasoconstrictor-associated LDC, at the same concentrations, through the infraorbital nerve blockade test in rats. Although the effect of liposomal lidocaine 2% was not comparable to that obained with lidocaine plus epinefrine, that formulation was found to be very interesting since it increased 67% the anesthetic effect in relation to free lidocaine at 2% and it was equipotent to free lidocaine 3% (p<0.05). Cardiotoxicity was evaluated through electrocardiograms (ECG), measuring the average arterial pressure (AAP) and heart rate (HR), in rats. Results showed no alterations in the ECG, but a decrease in the HR and a 52% reduction in the AAP in the liposome LDC group in comparison to the animals treated with free LDC were shown. In conclusion, the novel liposome lidocaine formulation presented here increased the sensorial nervous blockade duration and decreased the cardiotoxicity, promoting clinic benefits that include a higher drug-safety becoming a promising formulation in the search for safer and more potent anesthetics / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Maria Helena Andrade Santana / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T22:25:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_LucianaLimade_M.pdf: 17691359 bytes, checksum: 5472876c66ca62d739abfabe1813f0a0 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho, lipossomas compostos de lecitina de ovo comercial e do tensoativo octaoxietilenoglicol-8-lauril éster (PEG-8L) foram preparados, caracterizados e estudados quanto aos aspectos de incorporação do PEG-8L, sua transição de formas, elasticidade e reologia em membranas de nanoporos. Lipossomas convencionais (sem o PEG-8L) foram usados como controle. A cafeína concentrada, extraída de sementes de guaraná, foi incorporada com eficiência de 11,0%; 41,9% e 39,9%, para os lipossomas convencionais e elásticos com 25% e 40% de PEG-8L, respectivamente. A cinética de incorporação do PEG-8L nos lipossomas, sua reologia e transição de formas foram caracterizadas através de medidas de diâmetro médio, distribuição de tamanhos, teor de fosfato, morfologia, e tensão superficial das dispersões. A reologia foi estudada em membranas de nanoporos, sintéticas e constituída de pele de orelha de porco dermatomizada. O diâmetro médio e distribuição de tamanhos foram monitorados ao longo de 24 horas para avaliação da estabilidade dos lipossomas. Os resultados mostraram a incorporação de PEG-8L, quantificada em 20,4% e 15,4% para as proporções molares iniciais lipídio: PEG-8L 75:25 e 60:40 respectivamente. A reologia de lipossomas elásticos através de membranas de nanoporos apresentou comportamento linear entre vazão e queda de pressão, na faixa de 10 a 18 atm, com permeabilidade efetiva dependente da concentração e deformação dos lipossomas. Um modelo reológico de membrana para lipossomas convencionais foi modificado para contemplar o escoamento de lipossomas elásticos e discutida a sua aplicação. A tensão superficial, deformação e imagens dos lipossomas contendo 40% de PEG-8L após a permeação, sugerem que a elasticidade e manutenção da sua integridade são devidos à compactação das cadeias de PEG-8L na sua superfície. Esses resultados contribuem para o entendimento dos mecanismos de permeação de lipossomas através da pele e para o desenvolvimento de formulações lipossomais para o transporte transdérmico de bioativos. / Abstract: In this work, liposomes prepared with comercial egg lecithin and octaoxyethylenelaurate-ester (PEG-8L) were characterized and studied in respect to PEG-8L incorporation, shape transitions, elasticity and rheology in nanopores membranes. Conventional liposomes (without PEG-8L) were used as control. The concentrated caffeine, extracted of guarana seeds, was incorporated with efficiency of 11,0%, 41,9% e 39,9%, for conventional and elastic liposomes with 25% and 40% of PEG-8L, respectively. The kinetic of PEG-8L incorporation in liposomes, its rheology and shape transitions were characterized through average diameter measurements, sizes distribution, phosphate concentration and surface tension of dispersions. The rheology was studied in synthetic nanoporous membranes and dermatomized ear pig skin. Average diameter and sistribution wre monitored during 24 hours for evaluation of liposomes stability. The results show PEG-8L incorporation in 20,4% and 15,4% for initial molar ratios lipid:PEG-8L 75:25 and 60:40. The rheology of elastic liposome across nanoporous membranes shows linear behavior between flow and pressure drop, in the range of 2,5 to 20 atm, with effect permeability dependent of liposome concentration and deformation. The rheological model of membranes for conventional liposomes was modified to contemplate the elastic liposome flow and to discuss its application. The surface tension, deformation and electron micrographs of elastic liposome with 40% of PEG-8L after permeation, suggested that the elasticity and its integrity maintenance were due to PEG-8L chains packing at its surface. This results contribute for knowledge of liposomes permeation mechanisms across skin and development of liposome formulation for drug transdermal transport. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestre em Engenharia Química

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-09-27T15:30:53Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Halanna Cristina Barbosa Silva - 2016.pdf: 1692105 bytes, checksum: 1a6dba862cc9e4e590269d62f3d72bca (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-09-27T15:31:19Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Halanna Cristina Barbosa Silva - 2016.pdf: 1692105 bytes, checksum: 1a6dba862cc9e4e590269d62f3d72bca (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-27T15:31:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Halanna Cristina Barbosa Silva - 2016.pdf: 1692105 bytes, checksum: 1a6dba862cc9e4e590269d62f3d72bca (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-03-29 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / Bexarotene is an agonist to retinoid X receptors (RXR) clinically used in cutaneous T cell lymphoma (CTCL). The oral bexaroteno therapy results in disagreeable side effects related to lipid metabolism, such that topical administration presents as an alternative to bexaroteno use increasing the drug concentration at the target site. Nanostructured systems, such as the deformable liposomes can be an interesting alternative to facilitate or promote increased cutaneous permeation of bexarotene. So, the aim of this study was the development and characterization of deformable bexarotene liposomes. Three surfactants were evaluated for composition of deformable liposomes (Span 80, Tween 80 and Span 85) in different concentrations (5, 10 and 15%). Liposomes were evaluated for average diameter, PdI and elasticity. And then a full factorial design with 3² triplicate central point was applied to analyze the influence of variables ethanol concentration and surfactant in the elasticity of the vesicles. A global solution was proposed by analyzing the Statistica 7.0 software applying the desirability tool and the deformable liposomes encapsulating bexarotene were prepared from the obtained response. Deformable liposomes were prepared by lipid film hydration and extrusion polycarbonate membrane (200 and 100 nm). The desirability function provided a global solution with 5.25% (v / v) ethanol and 5% (w / v) Span 80. Deformable liposomes had encapsulation efficiency of 99.67±3.4%, diameter average of 93.69±1.95 nm and PDI 0.092±0.02. Lyophilized liposomes showed higher elasticity parameters than non-lyophilized formulations, with elasticity up to 215.5±5.5 (mg.s-1.cm-2) for formulations with sucrose and 22.13±1.04 (mg. s-1.cm-2) for conventional liposomes. EPR studies demonstrated that lyophilized formulations presented higher molecular dynamics of lipids regarding the non lyophilized in all formulations, while the formulations without BXT was most dynamic in formulations in which sucrose was used as cryoprotectant, in formulations with BXT occurs the oposite. In vitro skin permeation studies, BXT deformable liposomes had a penetration rate EC about 5 times greater than the conventional liposomes. Thus, the developed deformable liposomes present as bexarotene the potential permeation enhancer on the skin. / O bexaroteno é um agonista dos receptores retinoides X (RXR) clinicamente utilizado no tratamento de linfoma cutâneo de células T (LCCT). A terapia oral do bexaroteno resulta em efeitos colaterais desagradáveis relacionados ao metabolismo de lipídios, de forma que a via tópica se apresenta como alternativa para administração do bexaroteno, aumentando a concentração de fármaco no sítio alvo. O uso de sistemas nanoestruturados, como por exemplo, os lipossomas deformáveis, pode ser uma alternativa interessante para facilitar ou promover maior permeação cutânea do bexaroteno. Assim, o objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento e caracterização de lipossomas deformáveis de bexaroteno. Para selecionar os componentes da formulação foram avaliados três tensoativos (Span 80, Tween 80 e Span 85) em três concentrações diferentes (5, 10 e 15%). Os lipossomas foram avaliados quanto ao diâmetro médio, PdI e elasticidade. A seguir um planejamento fatorial completo 3² com triplicata do ponto central foi aplicado para analisar a influência das variáveis de concentração do etanol e do tensoativo na elasticidade das vesículas. Uma solução global foi proposta mediante análise pelo software Statistica 7.0 aplicando-se a ferramenta desejabilidade e, os lipossomas deformáveis encapsulando bexaroteno foram preparados a partir da resposta obtida. Lipossomas deformáveis foram preparados por hidratação do filme lipídico e extrusão em membrana de policarbonato (200 e 100 nm). A função desejabilidade ofereceu uma solução global com 5,25% (v/v) de etanol e 5% (p/v) de Span 80. Os lipossomas deformáveis obtidos apresentaram eficiência de encapsulação de 99,67±3,4 %, diâmetro médio de 93,69±1,95 nm e PdI 0,092±0,02. Os lipossomas liofilizados indicaram parâmetros de elasticidade superiores as formulações não liofilizadas, com elasticidade de até 215,5±5,5 (mg.s-1.cm-2) para formulações com sacarose e 22,13±1,04 (mg.s-1.cm-2) para lipossomas convencionais. Os estudos de RPE demonstraram que as formulações liofilizadas apresentaram maior dinâmica molecular dos lipídios em relação as não liofilizadas em todas as formulações, enquanto nas formulações sem BXT houve maior dinâmica nas formulações em que a sacarose foi utilizada como crioprotetor, nas formulações com BXT ocorre o contrário. Nos estudos de permeação cutânea in vitro, os lipossomas deformáveis de BXT tiveram uma taxa de penetração no EC cerca de 5 vezes superior aos lipossomas convencionais. Dessa forma, os lipossomas deformáveis desenvolvidos se apresentam como potencial promotor de permeação do bexaroteno na pele.

Desequilíbrios no desenvolvimento da microbiota bucal podem gerar algumas patologias e, entre elas, está a cárie dental, uma doença crônica - contagiosa, de etiologia multifatorial, mas extremamente relacionada à bactéria Streptococcus mutans, que através de seu metabolismo fermentativo destrói estruturas mineralizadas do dente. Além disso, o aumento da resistência à antibioticoterapia, devido à existência do biofilme (também formado pelo S. mutans) e aos tratamentos bactericidas mal sucedidos, faz do desenvolvimento de técnicas antimicrobianas alternativas um importante foco nesta área de pesquisa. Assim, na busca de novas metodologias contra microrganismos, estudos usando a Terapia fotodinâmica (TFD) têm sido empregados para se obter a inativação de bactérias como o S. mutans. A TFD é uma modalidade terapêutica em que há a integração de uma luz visível, um corante e oxigênio que quando interagem, levam à produção de diferentes espécies reativas de oxigênio (ERO?s) que irão desencadear uma seqüência de eventos biológicos, resultando numa possível morte ou inativação celular, inclusive de microrganismos como o S. mutans. O objetivo deste trabalho foi avaliar a ação da TFD sobre a bactéria S. mutans em meio planctônico ou formando biofilme. Assim, a metodologia padronizada possibilitou o cultivo da bactéria em meio líquido (planctônico) ou na forma de biofilme, tornando-se possível a realização de testes com a aplicação da terapia fotodinâmica. Uma análise das curvas de crescimento possibilitou avaliar o metabolismo anaeróbico de S. mutans que consome açúcares fermentáveis (glicose, frutose, sacarose e maltose), mostrando-se hábil na produção de ácidos. Conforme proposto, um fotopolimerizador de resina odontológica foi empregado como fonte de luz na TFD. Esta luz é emitida em comprimentos de onda variáveis (possível graças à troca do filtro de luz do equipamento) que fotoativam os diferentes corantes empregados tais como: Rose bengal, a Protoporfirina IX (PPIX) e a Zinco ftalocianina. Estes agentes fotossensíveis, depois de irradiados, produzem espécies reativas de oxigênio, principalmente o oxigênio singlete, que leva à inativação bacteriana observada nos experimentos realizados. Em contrapartida, as concentrações de luz e corantes empregados na inativação bacteriana apresentaram valores de baixa toxicidade para culturas de fibroblastos. Além disso, a grande diferença entre as concentrações de corante que causa a morte da bactéria na presença e na ausência de luz, indica que os compostos produzidos pela fotoativação são os responsáveis pela morte bacteriana em meio planctônico. Quanto ao biofilme formado por S. mutans, é possível promover uma diminuição da sua formação tanto com a TFD quanto com o emprego de flúor. Células irradiadas imediatamente após a adição do corante foram semelhantemente inativadas após TFD, podendo ser desconsiderada uma incubação prévia para que agente fotossensível fosse homogeneamente distribuído. Aparentemente a TFD não acarretou em mudanças na atividade ATPase total extraída da membrana da bactéria. Os experimentos para a determinação da localização dos corantes na célula ou para a avaliação de sua capacidade acidogênica não foram conclusivos em relação à possibilidade das espécies reativas estarem causando danos à parede, membrana plasmática ou ainda em alguma biomolécula citoplasmática da bactéria. Em adição, os estudos da peroxidação lipídica, de análise do DNA e de proteínas de stress após a TFD não trouxeram nenhuma informação adicional conclusiva sobre o alvo específico das ERO?s que causam a inativação bacteriana. Esta metodologia, apesar de ainda não poder ser aplicada na clínica, poderá complementar as técnicas antimicrobianas convencionais, por ser uma metodologia simples, de fácil emprego e baixo custo, podendo inclusive ser associada à possibilidade do uso de diferentes agentes fotossensíveis e adequada às necessidades da prática odontológica. / Unbalance in the development of the mouth macrobiota can originate some pathologies, dental cavity being among them - a chronic disease - contagious, of multifactorial etiology, but extremely related to the Streptococcus mutans bacteria, which, through its fermentative metabolism, destroys tooth mineralized structures. Besides that, the increase in resistance to antibiotic therapy, due to the existence of biofilm (also formed by S. Mutans) and to non successful bactericide treatments, makes alternative antimicrobial techniques development an important focus in this research area. So, in search of new methodologies against microorganisms studies using the Photodynamic Therapy (TFD) have been employed to achieve inactivation of bacteria such as S. mutans. TFD is a therapeutical modality in which there is an integration of a visible light, a dye and oxygen and, when they interact, there is the production of different reactive oxygen species (ERO?s) which will lead to a sequence of biological events, resulting in a possible cellular death or inactivation, including microorganisms such as S. mutans. The aim of this work was to evaluate the action of TFD on S. mutans bacteria in planktonic medium of forming biofilm. So, the standardized methodology allowed the cultivation of bacteria in liquid media (planktonic) or in the biofilm form, making it possible to do tests with the application of the photodynamic therapy. The analysis of the growth curves allowed the evaluation of the anaerobic metabolism of S. mutans, which consumes fermentable sugars (glucose, fructose, sucrose and maltose), and is apt in acid production. According to what is was proposed, a odontological resin photopolymerizer was used as light source in TFD. This light is sent in variable wave lengths (made possible thanks to the change of the light filter in the equipment) which photoactivate the different dyes used, such as Rose Bengal, Protoporfirine IX (PPIX) and the Zinc Phtalocyanine. These photosensitive agents, after being irradiated, produce reactive oxygen species, specially the singlet oxygen, which leads to the bacterial inactivation observed in the experiments done. Nonetheless, the light concentrations and dyes used in the bacterial inactivation have shown low toxicity values for fibroblasts cultures. Besides that, the high difference between the dye concentrations which causes the death of bacteria in the presence and absence of light indicates that the compounds produced by the photoactivation are the responsible for the bacterial death in planktonic media. As for the biofilm formed by S. mutans, it is possible to have a decrease in its formation with TFD as much as with the use of fluoride. Cells irradiated immediately after the dye addition were similarly inactivated after TFD, so a previous incubation for the homogeneous distribution of the photosensitive agent can be discarded. Apparently, the TFD did not cause changes in the total APTase activity extracted from bacteria membrane. The experiments for the determination of dye location in the cell or for the evaluation of its acidogenic capacity were not conclusive in relation to the possibility of reactive species to be causing damage to the wall, plasmatic membrane or still in some cytoplasmatic biomolecule of the bacteria. In addition, the studies of lipidic peroxidation, DNA analysis and stress proteins after TFD did not bring any conclusive additional information about the specific target of ERO?s that cause bacterial inactivation. This methodology, although can?t be applied in clinic yet, can complement the conventional antimicrobial techniques, being a simple methodology, of easy used and low cost, which can also possibly be associated to the use of different photosensitive agents and adjusted to the needs of odontological practice.

A fosfatase alcalina é uma fosfomonohidrolase inespecífica, capaz de hidrolisar monoésteres de fosfato, pirofosfato, diésteres de fosfato, bem como catalisar reações de transfosforilação, e é denominada \"alcalina\" por sua habilidade de efetuar estas reações mais eficientemente em pH acima do neutro (pH 8-11). O objetivo deste trabalho foi padronizar uma metodologia para a obtenção de uma fração de membrana rica em fosfatase alcalina a partir de culturas de células osteoblásticas, provenientes de medula óssea de rato, sem a utilização de solventes orgânicos, colagenase ou outras proteases. O procedimento padronizado é simples e reprodutível, com a vantagem da considerável redução do tempo necessário para se obter esta fração de membrana, o que contribui para um menor efeito desnaturante sobre a enzima. A fosfatase alcalina é inserida à membrana plasmática por uma âncora GPI e foi solubilizada tanto com polidocanol (1%, p/v) quanto com PIPLC (0,2 U/mL), hidrolisando diversos substratos (PNFF, ATP, PPi, ADP, ?-glicerofosfato, glicose-1-fosfato, glicose-6-fosfato e frutose-6-fosfato) e sendo inibida por inibidores clássicos deste grupo de enzimas (levanisol, teofilina, ZnCl2, vanadato, fosfato e arsenato). Os efeitos de lipossomos constituídos por DPPC, DPPC:DPPS (9:1 e 8:2, razão molar) e DPPC:DODAB (9:1 e 8:2, razão molar) na habilidade tanto de inserção da enzima nos sistemas vesiculares, bem como de modulação da atividade da enzima reconstituída, também foram avaliados. A reconstituição da fosfatase alcalina nos lipossomos mistos constituídos de DPPC:DPPS (9:1), DPPC:DPPS (8:2) e DPPC:DODAB (8:2) proporcionou máxima incorporação da atividade PNFFase da enzima (cerca de 90%, 75% e 90%, respectivamente) após 4 horas, 5 horas e 40 minutos, respectivamente, de incubação dos diversos lipossomos com a proteína. No entanto, utilizando lipossomos de DPPC:DODAB (9:1), apenas cerca de 50% da atividade PNFFase da enzima foi incorporada aos sistemas mesmo após 5 horas de incubação. Para os lipossomos com carga positiva, uma maior proporção de DODAB nos sistemas de DPPC favoreceu a inserção da fosfatase alcalina aos sistemas após um curto período de incubação. Para os lipossomos com carga negativa, as diferentes proporções de DPPS utilizadas não exerceram grande influência tanto na velocidade de incorporação quanto na quantidade de enzima incorporada aos sistemas. Para todos os sistemas utilizados, o processo de incorporação é tempo dependente. A eletroforese dos proteolipossomos de DPPC revelou a presença de uma única banda protéica bem intensa, com massa molecular ao redor de 60 kDa (quando desnaturada), que apresentou atividade de fosfomonohidrolase em condição não-desnaturante, com massa molecular de 120 kDa. Assim, com esta estratégia, foi possível obter proteolipossomos ricos em fosfatase alcalina devido à inserção preferencial da âncora de GPI às bicamadas lipídicas, em detrimento das outras proteínas que não interagem favoravelmente com os sistemas vesiculares, comprovando que a metodologia de reconstituição padronizada pode ser usada eficientemente na obtenção de sistemas de proteolipossomos sem a necessidade de uma etapa de purificação prévia da enzima solubilizada, de modo a se obter um máximo de incorporação da enzima às vesículas com mínima perda em atividade. A reconstituição da enzima empregando-se células ghost resseladas foi obtida incubando-se volumes iguais de enzima (23 ?g/mL) e células ghost (0,22 mg/mL), por 2 horas, a 25ºC, com cerca de 40% da atividade PNFFase da fosfatase alcalina incorporada às vesículas. Para verificar o efeito do microambiente da membrana sobre a atividade da enzima reconstituída, foram determinados os parâmetros cinéticos de hidrólise para diferentes substratos (ATP, PPi e PNFF). Para todos os substratos, uma única classe de sítios de hidrólise foi observada, com valores de K0,5 que variaram de 0,14 a 2,7 mM. Excesso de PPi e ATP no meio reacional inibiu as atividades PPase e ATPase da enzima reconstituída, respectivamente, em todos os sistemas estudados. A hidrólise de PPi apresentou efeitos cooperativos positivos para todos os sistemas, enquanto que para a hidrólise de ATP, uma pequena cooperatividade positiva foi observada apenas para os sistemas constituídos de DPPC e contendo DPPS em sua composição. Assim, a enzima não perdeu a habilidade de hidrolisar nenhum dos substratos quando reconstituída nos diferentes sistemas vesiculares, e todos os dados obtidos reforçam a hipótese de que a composição lipídica do microambiente onde a fosfatase alcalina se encontra exerce grande influência na modulação tanto da atividade da enzima quanto da interação da mesma com os sistemas vesiculares. Assim, os resultados obtidos fornecem novas informações que poderão contribuir tanto para a compreensão dos mecanismos de interação da fosfatase alcalina com a membrana, quanto para estudos da função da enzima durante o processo de biomineralização. / Alkaline phosphatase is a multifunctional enzyme, capable of hydrolyzing phosphate monoesters, pyrophosphate, phosphodiesters, as well as catalyzing transphosphorylation reactions, and it is named \"alkaline\" due to its ability to perform these reactions more efficiently in pH above the neutral (pH 8-11). The aim of this work was to standardize a methodology to obtain a membrane fraction rich in alkaline phosphatase from osteoblastic cells cultures, originated from rat bone marrow, without the use of organic solvents, collagenase or others proteases. The standardized procedure is simple and easy to reproduce, with the advantage of considerable reduction in the time needed to obtain this membrane fraction, which contributes to a smaller denaturing effect on the enzyme. Alkaline phosphatase is a membrane-bound enzyme attached to the cell membrane via a GPI anchor and was solubilized with both polidocanol (1%, w/v) and PIPLC (0,2 U/mL), hydrolyzing several substrates (PNPP, ATP, PPi, ADP, beta-glycerophosphate, glucose-1-phosphate, glucose-6-phosphate and fructose-6-phosphate) and being inhibited by some classical inhibitors of this group of enzymes (levamisole, theophylline, ZnCl2, vanadate, phosphate and arsenate). The effect of liposomes constituted by DPPC, DPPC:DPPS (9:1 and 8:2, molar ratio) and DPPC:DODAB (9:1 and 8:2, molar ratio) on the enzyme insertion ability in the vesicular systems and activity modulation of the reconstituted enzyme were also evaluated. The alkaline phosphatase reconstitution in the mixed liposomes constituted by DPPC:DPPS (9:1), DPPC:DPPS (8:2) and DPPC:DODAB (8:2) presented maximum incorporation of the PNPPase enzyme activity (about 90%, 75% and 90%, respectively) after 4 hours, 5 hours and 40 minutes, respectively, of incubation of the several liposomes with the protein. However, using DPPC:DODAB (9:1) liposomes, only about 50% of the PNPPase enzyme activity was incorporated in the systems, even after 5 hours of incubation. For positive charged liposomes, a higher proportion of DODAB in the DPPC systems favored the alkaline phosphatase insertion into it after a short period of incubation. For negative charged liposomes, the different proportions of DPPS used did not have a big influence in both, incorporation velocity and quantity of incorporated enzyme into the systems. For all the systems used, the incorporation process is time dependent. SDS-PAGE of the DPPC proteoliposomes revealed only a single protein band, with molecular mass of about 60 kDa (when denaturated), which presented phosphomonohydrolase activity under non-denaturing conditions, with molecular mass of about 120 kDa. Thus, using this strategy, it was possible to obtain proteoliposomes rich in alkaline phosphatase due to the preferential insertion of the GPI anchor in the lipid bilayers, since the other proteins do not interact favorably with the vesicular systems. This proves that the standardized methodology for reconstitution can be used efficiently to obtain proteoliposomes systems without prior purification of the solubilized enzyme, with its maximum incorporation in the vesicles and a minimum loss of activity. The reconstitution of the enzyme using resealed ghost cells was obtained by incubating equal volumes of enzyme (23 microg/mL) and ghost cells (0,22 mg/mL), for 2 hours, at 25ºC, with about 40% of the alkaline phosphatase PNPPase activity being incorporated into the vesicles. To verify the effect of the membrane microenvironment on the activity of the reconstituted enzyme, the kinetic parameters for the hydrolysis of different substrates (ATP, PPi and PNPP) were determined. For all the substrates, only one class of hydrolysis sites was observed, with K0,5 values that varied from 0,14 to 2,7 mM. Excess of PPi and ATP in the reaction medium inhibited the PPase and ATPase activities of the reconstituted enzyme, respectively, in all systems studied. PPi hydrolysis presented positive cooperative effects for all systems, while for ATP hydrolysis a small positive cooperativity was observed only for the systems constituted by DPPC and containing DPPS in its composition. Thus, the enzyme did not lose the ability to hydrolyse any of the studied substrates when reconstituted in the different vesicular systems and all the data obtained strengthen the hypothesis that the lipid composition of the microenvironment where the alkaline phosphatase is located plays a great influence on the modulation of both enzyme activity and enzyme interaction with the vesicular systems. Thus, the results obtained provide new information that could contribute to the comprehension of the interaction mechanisms of the alkaline phosphatase with the membrane, as well as to studies of the enzyme function during the biomineralization process.

Peptídeos antimicrobianos (PAMs) fazem parte do sistema de defesa de muitas plantas e animais, e apresentam potente ação contra micro-organismos parasitas e patógenos, sem causar danos às células do organismo hospedeiro. A seletividade dos peptídeos antimicrobianos por tais micro-organismos ocorre por diversos fatores, dentre eles a composição lipídica diferenciada de organismos procariotos e eucariotos. A camada externa da membrana celular de animais procariotos é composta, em parte, por lipídios negativos, diferindo da camada externa de organismos eucariotos, neutra. Logo, os peptídeos antimicrobianos, catiônicos, apresentam seletiva atração pela membrana de animais procariotos, como bactérias e fungos, devido à interação eletrostática. Deste modo, a interação do peptídeo com a membrana de organismos procariotos e eucariotos ocorre de modo diferenciado, levando a diferentes mecanismos de ação e efeitos. Para melhor compreensão da atividade de peptídeos antimicrobianos, este trabalho apresenta um estudo da interação do peptídeo antimicrobiano KHya1 com membranas modelo, que são sistemas miméticos de membranas celulares formados por lipossomos de composição lipídica controlada. O peptídeo KHya1 apresenta sequência (Ile - Phe - Gly - Ala - Ile - Leu - Phe - Leu - Ala - Leu - Gly - Ala - Leu - Lys - Ans - Leu - Ile - Lys - NH2) com 4 cargas positivas. Sua sequência primária provém de uma modificação com relação à sequência do peptídeo Hylina1, originalmente encontrado na secreção da pele do sapo, Hipsiboas albopunctatus. Ambos os peptídeos apresentam comprovada ação anti- bacteriana e anti- fúngica. Neste trabalho, a interação do peptídeo KHya1 com membranas modelo de composição lipídica neutra (DPPC, dipalmitoil fosfatidil colina), aniônica (DPPG, dipalmitoil fosfatidil glicerol) e mista (DPPC:DPPG, 1:1) foi estudada por meio de diversas técnicas experimentais: calorimetria diferencial de varredura (DSC), fluorescência estática e temporal, utilizando a sonda natural do peptídeo (Trp, Triptofano) e sonda extrínseca de bicamada (Laurdan), experimentos de vazamento de sonda fluorescente encapsulada, espalhamento de luz dinâmico (DLS), microscopia óptica, ressonância paramagnética eletrônica (ESR) e espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS). Esses estudos reportam que o peptídeo antimicrobiano KHya1 pode apresentar diferentes mecanismos em membranas neutras e aniônicas/ mistas, que estão relacionados a diferentes posições do peptídeo na bicamada, levando a modificações estruturais distintas nas membranas, dependendo de sua composição lipídica. Os resultados sugerem que o peptídeo KHya1 interage preferencialmente com a superfície da membrana neutra, causando uma perturbação média nos lipídios. Também foi observado neste caso, maior partição do peptídeo em solução aquosa, comparada à partição observada em dispersões lipídicas aniônicas. Por outro lado, o peptídeo KHya1 pode estar ancorado transversamente em membranas compostas por lipídios negativos. Resultados de SAXS sugerem que o peptídeo causa estreitamento da espessura da bicamada, tanto na fase gel quanto na fase fluida. Para os sistemas modelo compostos pela mistura de lipídios, foi observado que o peptídeo interage preferencialmente com os lipídios aniônicos, e as perturbações que o peptídeo causa em DPPC:DPPG são maiores do que as observadas para os sistemas neutro e aniônico. Esse efeito pode ser consequência da maior razão molar peptídeo-PG em vesiculas mistas, e/ou o peptídeo pode causar defeitos entres lipídios neutros e aniônicos, modificando a permeabilidade da membrana. Embora também seja observado vazamento em vesículas neutras, a microscopia óptica e medidas de vazamento de sonda fluorescente encapsulada mostraram diferentes mecanismos de vazamento de membranas neutras e aniônicas. Para altas concentrações de peptídeo grandes poros são formados levando ao colapso de vesículas compostas por lipídios aniônicos. Os diferentes efeitos do peptídeo antimicrobiano KHya1 em membranas neutra e aniônica, aqui observados, podem ter relevante importância para entender a ação eficaz de peptídeos antimicrobianos contra organismos procariotos, como bactérias e fungos, e ação reduzida em células eucariotas. / Antimicrobial peptides are part of the innate defense immunity system of several plants and animals. In general, they exhibit strong activity against pathogen microorganisms, without affecting the host cells. The antimicrobial peptides selectivity against specific target pathogens is due to several factors, including the different lipid composition of prokaryotic and eukaryotic membranes: for instance, they can be distinguished by the presence or absence of negatively charged lipids at the cell surface, respectively. Therefore, the electrostatic interaction between cationic antimicrobial peptides and anionic membranes can play an important role in the selectivity and activity of these peptides. Here, we present a study of the antimicrobial peptide KHya1 with model membranes: liposomes prepared with controlled lipid composition that mimic the membrane outer leaflet of bacterial and eukaryotic cells. Peptide KHya1 (Ile - Phe - Gly - Ala - Ile - Leu - Phew - Leu - Ala - Leu - Gly - Ala - Leu - Lys - Ans - Leu - Ile - Lys - NH2) has a net charge of +4. KHya1 primary sequence originates from a modification of the sequence of Hylina1, a peptide isolated from the secretion of the skin of the frog Hipsiboas albopunctatus. Both peptides are known to exhibit effective action against bacteria and fungi. The interaction of peptide KHya1 with model membranes composed by neutral (DPPC, dipalmitoyl phosphatidyl choline), anionic (DPPG, dipalmitoyl phosphatidyl glycerol) and a mixture of both lipids (DPPC:DPPG, 1:1) was studied by the use of several different experimental techniques: differential scanning calorimetry (DSC), static and time-resolved fluorescence, using the peptide natural probe (Trp, Tryptophan) and an extrinsic bilayer probe (Laurdan), experiments of leakage of an entrapped fluorescent dye, dynamical light scattering (DLS), optical microscopy, electron spin resonance (ESR) and small-angle x-ray scattering (SAXS). The peptide KHya1 was found to interact differently with neutral and anionic membranes, located at different positions in the bilayer, and causing distinct membrane structural modifications. KHya1 preferentially interacts at the surface of neutral membranes, causing an average perturbation in the lipids. With DPPC, we also observed a larger partition of the peptide in aqueous solution, compared to the peptide aqueous partition in anionic lipid dispersions. In membranes composed of negatively charged lipids, the peptide KHya1 seems to be strongly anchored in a transmembrane position. SAXS results suggest that the peptide insertion causes membrane thinning, in both gel and fluid phases. For model systems composed by the mixture of neutral and anionic lipids, we observed that the peptide preferentially interacts with anionic lipids, and the changes the peptide causes in DPPC:DPPG vesicles are larger than those observed with pure anionic systems. This effect may be due to the larger peptide/PG molar ratio in DPPC:DPPG vesicles, and/or to lipid segregation caused by the peptide, and the consequent structural defects at the borders of neutral and anionic domains. Although KHya1 increases the permeability of neutral bilayers, optical microscopy and experiments of leakage of entrapped fluorescent dyes showed different mechanism of leakage for neutral and negatively charged bilayers. For high peptide concentrations, large pores are formed in anionic vesicles, leading to vesicle collapse. The new insights shown here about the different structural modifications caused by the antimicrobial peptide KHya1 in neutral and anionic vesicles can possibly explain the efficient action of this peptide against bacteria and its reduced effect in eukaryotic cells.