A mucopolissacaridose tipo I (MPS I) é causada pela deficiência de alfa-L-iduronidase (IDUA), responsável pelo catabolismo de glicosaminoglicanos (GAGs), levando ao acúmulo multissistêmico de sulfato de heparano e dermatano. Este estudo tem por objetivo avaliar o potencial de sistemas lipídicos nanoestruturados como carreadores do plasmídeo do sistema CRISPR/Cas9 e um vetor doador da sequência do gene IDUA/Idua para edição gênica em fibroblastos de pacientes e em modelo murino de MPS I. Foram produzidos lipossomas (DOTAP, DOPE e DSPE-PEG) e nanoemulsões (e TCM) por homogeneização à alta pressão e microfluidização. O DNA foi associado às formulações por adsorção, ou por encapsulamento dos complexos pré-formados DNA/DOTAP no núcleo oleoso da nanoemulsão. A eficiência de transfecção dos complexos foi avaliada em fibroblastos de pacientes MPS I e ocorreu um aumento significativo da atividade de IDUA em 2, 15 e 30 dias após os tratamentos, que promoveu uma redução na quantidade de lisossomos nos fibroblastos tratados. A caracterização físico-química de formulações produzidas por microfluidização complexadas a somente um plasmídeo ou juntamente com um oligonucleotídeo foi verificada e pode-se afirmar que a capacidade de complexação e transfecção depende diretamente do tipo celular e da relação de cargas, e não há implicações quanto ao tamanho das sequências de ácidos nucleicos. Camundongos MPS I receberam os complexos lipossomais por injeção hidrodinâmica e sua biodistribuição foi detectada principalmente no pulmão, coração e fígado. A atividade sérica de IDUA normal aumentou em cerca de 6% e foi mantida por seis meses. A atividade aumentada no pulmão, coração, fígado e rim após eutanásia promoveu redução dos GAGs na urina e nos mesmos tecidos, corroborando com as análises histológicas. Em um estudo em andamento, foi realizada uma investigação mais aprofundada do efeito do tratamento lipossomal na morfologia óssea, sistemas cardiovascular e respiratório, e funções cerebrais dos animais tratados. A análise ecocardiográfica demonstrou uma melhora na hipertrofia e contratilidade do coração, porém não houve melhora na espessura das válvulas. O diâmetro da aorta foi similar ao de animais normais, porém as quebras de elastina ficaram entre o grupo normal e o não tratado. A morfologia facial dos animais tratados foi intermediária, assim como a espessura do osso zigomático. Entretanto, o osso femoral demonstrou espessura comparável ao normal. Já a resistência pulmonar apresentou uma tendência de redução nos animais tratados em relação aos animais MPS I. O conjunto de resultados demonstra o potencial das nanoestruturas lipídicas co-complexadas com o plasmídeo CRISPR/Cas9 e um vetor doador da sequência IDUA/Idua para terapia gênica da MPS I. / Mucopolysaccharidosis type I (MPS I) is caused by the deficiency of alpha-L-iduronidase (IDUA), responsible for the catabolism of glycosaminoglycans (GAGs), leading to multisystemic accumulation of heparan and dermatan sulfate. This study aims to evaluate the potential of lipid-based nanostructures as carriers of the CRISPR/Cas9 plasmid and a vector donor of the IDUA/Idua sequence for gene editing in patients’ fibroblasts and in a murine model of MPS I. Liposomes (DOTAP, DOPE, and DSPE-PEG) and nanoemulsions (also MCT) were produced through high-pressure homogenization or microfluidization. DNA was associated with liposomes and nanoemulsions by adsorption or by encapsulation of DNA/DOTAP preformed complexes in the oil core of nanoemulsions. The transfection efficiency of complexes was evaluated in fibroblasts from MPS I patients and a significant increase in IDUA activity was demonstrated at 2, 15, and 30 days after treatments. It was also possible to observe a significant reduction in lysosomal amount in treated fibroblasts. The physicochemical characterization of liposomes and nanoemulsions produced through microfluidization complexed with a single plasmid or along with an oligonucleotide has been verified and it can be stated that the complexing and transfection capacity of the complexes depends directly on the cell type and the charge ratio, and there are no implications of the size of the nucleic acid sequences. MPS I mice received the liposomal complexes by hydrodynamic injection and their immediate biodistribution was detected mainly in the lung, heart, and liver. An increase of about 6% in normal serum IDUA activity was maintained for six months, in addition to increased lung, heart, liver, and kidney activity after euthanasia. The enhanced enzymatic activity promoted a significant GAGs reduction in urine and in the same tissues, corroborating with histological analysis. In an ongoing study, a deeper investigation was carried out on the effect of liposomal treatment on bone morphology, cardiovascular and respiratory systems, and brain function. The echocardiographic analysis showed an improvement in the parameters of hypertrophy and contractility of the heart, but there was no improvement in heart valves. Aorta diameter was similar to that of normal animals, but elastin breaks were between the normal and untreated groups. Facial morphology of treated animals was intermediate, as well as the analysis of zygomatic bone thickness. However, femoral bone showed thickness comparable to normal animals. Lung resistance, on the other hand, showed a tendency to reduction in treated animals when compared to MPS I. The set of results demonstrates the potential of the co-complexed lipid nanostructures with the CRISPR/Cas9 plasmid and a donor vector of the IDUA/Idua sequence for MPS I gene therapy.

O óleo de copaíba é largamente utilizado na medicina popular da região amazônica, principalmente para tratar enfermidades relacionadas a inflamações. Estudos prévios demonstraram que o óleo extraído da espécie Copaifera multijuga Hayne tem uma promissora atividade anti-inflamatória, assim como seu componente majoritário, o β-cariofileno. Entretanto, o caráter untuoso deste óleo torna pouco aceitável sua aplicação direta na pele. Nosso grupo de pesquisa propôs a formulação de nanoemulsões contendo o óleo, uma vez que estes sistemas, além de hidrofílicos, possuem pequeno tamanho de gotícula e alta área de superfície, o que pode melhorar a penetração de substâncias através da pele. O único inconveniente destes é a sua baixa viscosidade, que pode ser contornado por sua incorporação em um hidrogel. No presente estudo, foi desenvolvida uma formulação de hidrogel contendo a nanoemulsão de óleo de copaíba (Copaifera multijuga Hayne) e avaliado seu perfil de permeação/retenção cutânea no modelo de pele de orelha suína. A viabilidade de incorporação da nanoemulsão em dois agentes geleificantes (Carbopol 980® e quitosana) foi testada. No período de sete dias, a formulação de quitosana, ao contrário da formulação de Carbopol 980® (CARB-NE) que permaneceu estável por 60 dias, apresentou visível instabilidade e aumento dos valores de tamanho de gotícula e índice de polidispersão. Devido a isto, a formulação CARB-NE foi escolhida para dar continuidade aos estudos de perfil reológico e de permeação/retenção cutânea. O perfil reológico de CARB-NE foi caracterizado como pseudoplástico, assim como o do hidrogel controle, o que indica que a nanoemulsão não interferiu na matriz polimérica do hidrogel. A formulação CARB-NE aumentou significativamente a penetração do componente β-cariofileno na derme comparada com a nanoemulsão não incorporada em hidrogel. Não houve um aumento da penetração na epiderme, e os valores não foram significativamente diferentes para as duas formulações. Portanto, o hidrogel de Carbopol 980® demonstrou ser o melhor agente geleificante para a nanoemulsão de copaíba, já que permaneceu estável durante o tempo testado e aumentou a penetração de β-cariofileno na pele, especialmente na derme, camada de interesse no tratamento da inflamação pela via tópica. / Copaiba oil is a natural product widely used in folk medicine of the Amazon region mostly to treat diseases related to inflammation. Previous studies have shown that the oil extracted from Copaifera multijuga Hayne has a promising anti-inflammatory activity, as well as its major component, β-caryophyllene. However, the unctuous nature of this oil makes it slightly acceptable to apply directly to the skin. Our research group has proposed the formulation of nanoemulsions containing copaiba oil, since these systems are hydrophilic, have a small droplet size and high surface area, which can improve the penetration of substances through the skin. The only disadvantage of these systems is their low viscosity that can be modified by incorporating it into a hydrogel. In the present study, we developed a hydrogel formulation containing the nanoemulsion of copaiba oil (Copaifera multijuga Hayne) and evaluated its skin permeation/retention profile in porcine ear skin model. The feasibility of incorporating the nanoemulsion into two gelling agents (Carbopol® 980 and chitosan) was assessed. Within seven days, chitosan formulation had increased values for droplet size and polydispersity index, in opposite to Carbopol® 980 formulation (CARB-NE), which continued stable for 60 days. Due to this, the formulation CARB-NE was chosen to continue studies of the rheological profile and skin permeation/retention profile. The rheological profile of CARB-NE was characterized as pseudoplastic, the same was observed for the control hydrogel, which indicates that the nanoemulsion had no effect on the hydrogel polymer matrix. The CARB-NE formulation significantly increased the penetration of β-caryophyllene in the dermis compared to the nanoemulsion not incorporated. There was no increase in the epidermis permeation, nor the values were significantly different for the two formulations. Therefore, the hydrogel Carbopol® 980 proved to be the best gelling agent for copaiba nanoemulsion since it remained stable over the tested time and increased β-caryophyllene penetration in the skin, especially in the dermis, the layer of interest in the treatment of topical inflammation.

Estudos recentes têm demonstrado o efeito das isoflavonas da soja, especialmente da genisteína (GEN), administrada topicamente, na prevenção do fotoenvelhecimento e fotocarcinogênesis. Esse efeito tem sido relacionado com a sua atividade inibidora de tirosina quinase e antioxidante. Recentemente, demonstramos um lento perfil de permeação da GEN in vitro (usando células de difusão de Franz) a partir de nanoemulsões através de pele de orelha suína (SILVA et al., Pharmazie, v. 64, p. 32- 35, 2009). Entretanto, estudos relativos à distribuição da GEN através das camadas da pele ainda não foram realizados. Neste contexto, o principal objetivo deste estudo foi avaliar a distribuição da GEN através da pele suína a partir de nanoemulsões, antes e após incorporação em hidrogéis de ácido acrílico, a fim de ajustar a viscosidade das mesmas para aplicação tópica. Nanoemulsões contendo GEN apresentaram valores de potencial  negativos e baixa viscosidade. Os hidrogéis derivados contendo as nanoemulsões de GEN demonstraram um comportamento não-Newtoniano pseudoplástico. Um método isocrático de cromatografia líquida para determinar a GEN nas camadas da pele de orelha suína foi desenvolvido e validado. O método mostrou ser específico, linear, preciso e exato para a determinação da GEN nas camadas da pele de orelha suína (i.e. stratum corneum, epiderme e derme). Nas condições validadas, o perfil de permeação/retenção da GEN foi claramente influenciado pela natureza do núcleo oleoso empregado. Nanoemulsões constituídas de um núcleo oleoso de triglicerídeos de cadeia média apresentaram uma permeação mais lenta e uma maior retenção da GEN na pele quando comparado com nanoemulsões contendo octildodecanol. A incorporação das nanoemulsões de GEN em hidrogéis aumenta a retenção da GEN, especialmente na epiderme. Tal resultado pode estar relacionado com o aumento da hidratação da epiderme como sugerido nas observações histológicas. Em conclusão, o conjunto dos resultados demonstra o efeito das formulações sobre a distribuição da GEN através das camadas da pele de orelha suína. / Recent studies have shown the effect of soy isoflavones, especially genistein (GEN), topically administrated, in preventing skin photoaging and photocarcinogenesis. This effect has been related to tyrosine kinase inhibition and antioxidant activities. Recently, we have demonstrated a slow permeation profile of GEN in vitro (using Franz type diffusion cells) from nanoemulsions through porcine ear skin (SILVA et al., Pharmazie, v. 64, p. 32-35, 2009). However, studies concerning the distribution of GEN in the skin layers have yet to be performed. In this context, the main purpose of this study was to evaluate the GEN distribution through the porcine skin from topical nanoemulsions, before and after their incorporation into acrylic acid-hydrogels, in order to have their viscosity adjusted to topical applications. Nanoemulsions containing GEN exhibit negative -potential and low viscosity. The derived hydrogels containing GEN-loaded nanoemulsions presents non-Newtonian pseudoplastic behavior. An isocratic liquid chromatographic method to determine GEN in porcine ear skin layers was developed and validated. The method proved to be specific, linear, precise and accurate to determine GEN in the porcine skin layers (i.e. stratum corneum, epidermis and dermis). In the validated conditions, the GEN permeation/ retention profile was clearly influenced by the nature of the oil core used. Nanoemulsions composed by a medium chain triglycerides oil core exhibit both a slower permeation and a higher retention profile of GEN as compared to octyldodecanol nanoemulsions. The incorporation of GEN-loaded nanoemulsion into hydrogels improved the GEN retention, especially in the epidermis. Such a result might be related to the increased hydration of epidermis as suggested in histological observations. In conclusion, the overall results show the effect of the formulation on distribution of GEN through the porcine skin layers.

O cumestrol é um isoflavonóide presente em diferentes leguminosas como a alfafa, soja e trevo vermelho. Estudos demonstraram uma relevante atividade antioxidante e estrogênica deste composto. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi desenvolver nanoemulsões contendo cumestrol visando a sua aplicação tópica. Na primeira fase, nanoemulsões foram obtidas por emulsificação espontânea. Tal procedimento conduziu à obtenção de nanoemulsões monodispersas, confirmado por microscopia eletrônica de transmissão. A viscosidade das formulações permaneceu similar, enquanto que o potencial zeta foi influenciado pela presença dos tensoativos. Após espessamento, as formulações demonstraram um comportamento não-Newtoniano pseudoplástico. Na segunda etapa, o teor de cumestrol nas formulações foi determinado por CLAE. O método foi específico, linear, preciso e exato para quantificação de cumestrol nas formulações desenvolvidas. Os perfis de liberação do cumestrol, através de membrana artificial, demonstraram uma liberação imediata para todas as formulações. Por fim, estudos de permeação/retenção do cumestrol através de pele de orelha suína foram realizados utilizando-se células de difusão de Franz. Os resultados obtidos demonstram um fluxo lento do cumestrol através da pele. O conjunto de resultados obtidos demonstra o efeito da composição sobre as propriedades das formulações e distribuição do cumestrol através das camadas da pele. / Coumestrol is an isoflavonoid present in various legumes such as alfalfa, soybeans, and red clovers. Studies have shown significant estrogenic and antioxidant activities for this compound. With this in mind, the main purpose of this study was to develop nanoemulsion containing coumestrol for topic application. In the first phase, nanoemulsions were obtained by spontaneous emulsification. This procedure yielded monodisperse nanoemulsions, confirmed by transmission electron microscopy. The viscosity of the formulations remained similar, while the zeta potential was influenced by the surfactants. After thickening, the formulations showed a pseudplastic non-Newtonian behavior. In the second step, the coumestrol content in the formulations was determined by HPLC. The method was specific, linear, precise, and accurate for coumestrol quantification in the developed formulations. The coumestrol release profile through artificial membrane showed immediate release for all formulations. Finally, studies of coumestrol permeation/retention through porcine ear skin were performed using Franz diffusion cells. The results showed a slow flow of coumestrol through the skin. The overall results show the effect of the composition on the properties of the formulations and coumestrol distribution through the layers of the skin.

O uso de princípios ativos a base de plantas em alimentos pode ser interessante devido à sua atividade (ex.: antioxidante, antimicrobiana, dentre outros), entretanto, alguns desses aditivos são hidrofóbicos, sendo, portanto, de difícil dispersão na formulação do alimento, que é geralmente rico em água. Do mesmo modo, a diminuição da concentração utilizada de antisépticos é um desafio atual. Uma alternativa é a utilização desses princípios ativos na forma de nanoemulsões com baixas concentrações de princípios ativos. O objetivo geral desta tese foi o desenvolvimento de nanoemulsões a base de eugenol e extrato de pimenta dedo-demoça para uso em alimentos, e a base de triclosan, para uso tópico, como alternativa para higienização de mãos de manipuladores de alimentos. O desenvolvimento das nanoemulsões foi realizado com o auxílio de um homogeneizador de alta velocidade seguido de um homogeneizador de alta pressão. Foram estudados os seguintes parâmetros, em vários experimentos: tipo e concentração de tensoativos, valor ideal de HLB, relação fase lipídica/fase aquosa, relação tensoativo/óleo, e composição e processo. As nanoemulsões foram otimizadas por desenho experimental, avaliadas quanto à estabilidade por estresse térmico e força centrífuga e estabilidade ao armazenamento por 90 dias, caracterizadas por diferentes análises, incluindo a determinação do potencial antioxidante e antibacteriano. Foram desenvolvidas nanoemulsões com tamanho médio de gota menor que 200 nm, sendo que, a estabilidade frente ao estresse térmico e força centrífuga variaram para cada sistema, mas, todas nanoemulsões foram estáveis pelo período de 90 dias em temperatura ambiente. A nanoemulsão de eugenol demonstrou bom potencial antioxidante e a nanoemulsão de triclosan demonstrou alta atividade bacteriostática na concentração de 3% e atividade bactericida em concentração menor que 40µg/mL pelo período de 90 dias. As nanoemulsões desenvolvidas têm potencial de aplicação nas indústrias de alimentos e sanitária. / The utilization of plant bioactives in food can be interesting because of its activity (eg.: antioxidant, antimicrobial, among others) and to minimize the use of their high concentration of antiseptics. However, some of these additives are hydrophobic, and, therefore, are more difficult to be dispersed in food, which are generally water-based. A good alternative is the use of low concentration of these actives as nanoemulsions. The aim of this thesis was the development of nanoemulsions with eugenol, \"dedo-de-moça\" pepper extract for food applications, and of triclosan for topical application as hand\'s cleaner. The studies for development of these nanoemulsions were carried out with a high speed homogenizer followed by a high pressure homogenizer. The following parameters were tested: type and concentration of surfactants, ideal HLB value, lipid phase/aqueous phase relation, surfactant/oil relation, and composition and processing conditions. Nanoemulsions were optimized by experimental design, evaluated by preliminary and storage stability, characterized by different analysis, including antioxidant and antimicrobial activities. Nanoemulsions with mean droplet size lower than 200 nm were developed; the thermal stress and centrifuge stabilities were different for each system, but, all nanoemulsions were stable over 90 days on ambient temperature. The eugenol nanoemulsion had good antioxidant activity and triclosan nanoemulsion had high antimicrobial activity in the concentration of 3% and a bactericidal activity at concentration lower than 40µg/mL over 90 days period. The nanoemulsions developed have potential for applications in food and sanitary industries.

O objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar formulações tópicas semi-sólidas, utilizando como substância ativa a nimesulida, associando-a a sistemas coloidais (nanoesferas, nanocápsulas ou nanoemulsões). Os parâmetros de liberação, penetração transcutânea e retenção cutânea do antiinflamatório veículado aos sistemas nanoestruturados foram estudados através de metodologia “in vitro”, empregando pele humana como membrana. Os métodos de nanoprecipitação e nanodispersão foram utilizados e possibilitaram a obtenção de nanocápsulas, nanoesferas e nanoemulsões de nimesulida. A análise das características físico-químicas dos sistemas estudados demonstrou que os diâmetros médios obtidos foram em torno de 300 nm. As taxas de associação situaram-se próximas a 99 % e os valores de pH entre 5,1-5,3. As suspensões contendo nimesulida foram incorporadas em géis de Carbopol 940®, apresentando leve coloração amarelada e características organolépticas satisfatórias, após a incorporação das mesmas. As taxas de recuperação e os valores de pH para os géis contendo nanocápsulas, nanoesferas e nanoemulsão de nimesulida, mantiveramse estáveis durante o período de armazenagem (120 dias). Todas as formulações de géis foram caracterizadas como sistemas não-newtonianos apresentando comportamento pseudoplástico (shear thinning), sendo os reogramas ajustados pelo modelo de Ostwald (coeficiente de regressão>0,99). Experimentalmente, nenhum fenômeno de tixotropia foi detectado para as formulações testadas e a incorporação dos nanocarreadores não modificou o tipo de fluxo apresentado por estes sistemas. Os diferentes sistemas nanocarreadores incorporados nos géis hidrofílicos, foram investigados em função do potencial de liberação do fármaco na pele, usando célula de difusão tipo Franz e técnica de tape stripping em pele humana. O fármaco foi detectado no estrato córneo para o gel contendo nanocápsulas (GNM-NC) e para o gel contendo nanoesferas (GNM-NS) de nimesulida, não havendo diferença significativa entre estes dois valores. Por outro lado, o fármaco não foi detectado no estrato córneo para o gel contendo nanoemulsão de nimesulida, sendo permeado diretamente para a derme. A presença da nimesulida na epiderme/derme foi significativamente maior para o gel contendo nanocápsulas (GNM-NC) do que para o gel contendo nanoesferas (GNM-NS) ou nanoemulsão (GNM-NE). Os géis contendo nimesulida incorporada em nanocarreadores (GNM-NC, GNM-NS e GNM-NE) foram capazes de promover a penetração do fármaco no estrato córneo e/ou na camada de pele viável, com relação ao fármaco livre na mesma concentração. Estes estudos comparativos demonstraram a influência da presença do polímero e do tipo de nanocarreador na penetração do fármaco em pele humana. / The objective of this work was to develop and characterize semisolid topical formulations containing nimesulide-loaded nanospheres, nanocapsules or nanoemulsion. In order to study the in vitro percutaneous penetration of nimesulide from semi-solid topical formulations containing nanocarriers, an in vitro methodology using human skin was employed. The nanoprecipitation and the spontaneous emulsification methods were used to prepare the colloidal suspensions and nanoemulsion. For all formulation the diameters are in the sub 300 nm ranges. The encapsulation efficiencies were close to 99 % in all cases and pH values ranged between 5.1 and 5.3. Each drug-loaded nanocarrier formulation was incorporated in Carbopol 940® gels. The semisolid dosage forms showed yellowish, glossy and homogeneous aspect after the incorporation of the colloidal suspensions and nanoemulsion. The recovery of nimesulide and the pH values for the gels containing nanoemulsion, nanospheres or nanocapsules remained constant during storage (120 days). For all formulations, the rheograms exhibited a non-Newtonian behavior presenting pseudoplastic characteristics and shear thinning. The rheograms were adjusted to Ostwald’s model showing regression coefficients higher than 0.9900. None thixotropic phenomenon was experimentally detected under the test conditions for all formulations. The ability of delivering the drug into the human skin was investigated using stripping technique and Franz-type diffusion cells. The gel containing nanocapsules (GNM-NC) and the gel containing nanospheres (GNM-NS) released the nimesulide in the same extension into the stratum corneum (SC). On the other hand, for the gel containing nanoemulsion (GNM-NE), the nimesulide was not quantified in SC, but it has been directly permeated for the dermis. The penetration of the nimesulide using the gel containing nanocapsules (GNM-NC) was larger in the deeper skin than using the gel containing nanospheres (GNM-NS) or the one containing nanoemulsion (GNM-NE). The gels containing nanocarriers (GNM-NC, GNM-NS and GNM-NE) were able to release the drug in the viable layer of the skin, comparing to a non-particulated nimesulide-loaded formulation at the same concentration. For the first time, this comparative study showed the influence of the presence of the polymer and of the type of nanocarrier on the permeation of a drug through the human skin.

A atividade antiviral de compostos polifenólicos, especialmente flavonóides, tem sido extensivamente investigada. Neste contexto, diversos estudos têm como foco o efeito da quercetina (Q) e 3-O-metilquercetina (MQ) sobre o Vírus do Herpes Simplex (HSV) uma vez que eles são importantes patógenos humanos. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de nanoemulsões de uso tópico contendo os flavonóides Q e MQ. Primeiro, nanoemulsões compostas de octildodecanol, lecitina de gema de ovo (NE), brometo de cetil trimetilamônio – CTAB – (NEC), água e Q ou MQ foram preparadas através do procedimento de emulsificação espontânea. O procedimento conduziu à obtenção de nanoemulsões monodispersas (IP<0,2) com um diâmetro médio de gotícula de aproximadamente 200-300 nm, confirmado por microscopia eletrônica de transmissão. A viscosidade e a tensão superficial permanecem similares para as formulações NE e NEC, de aproximadamente 2 cP e 29 mN/m, respectivamente. O potencial zeta foi influenciado principalmente pela presença do tensoativo CTAB, sendo negativo para NE (-29 to -27 mV) e positivo para NEC (76 to 79 mV). Em uma segunda etapa, foi validado um método isocrático para a quantificação da Q e MQ por CLAE com detecção por UV em 368 e 354 nm. O método foi linear, preciso, exato e específico para a determinação da Q e MQ nas formulações. A quantidade dos flavonóides associada com as nanoemulsões foi de 100% (para 1 mg/mL). A reduzida solubilidade de Q e MQ no núcleo oleoso sugere a participação da lecitina na sua associação com as nanoemulsões. Em uma última etapa, foi realizado o estudo de permeação cutânea da Q e MQ a partir das formulações utilizando pele de orelha suína em células de difusão de Franz. Independente da formulação, foi demonstrado que a permeação da Q ou MQ é reduzida. Entretanto, existe um aumento significativo do fluxo de permeação dos flavonóides a partir das nanoemulsões NEC (~0,2 μg/cm2/h) comparado com NE (~0,08 μg/cm2/h), demonstrando o efeito da carga de superfície positiva da formulação NEC sobre este parâmetro. Os resultados também indicam o acúmulo de Q ou MQ na pele (maior que 250 μg/g) para ambas as formulações. Em conclusão, o conjunto dos resultados obtidos demonstra o efeito da composição das nanoemulsões sobre propriedades físico-químicas e perfil de permeação cutânea de Q e MQ a partir das nanoemulsões. / The antiviral activity of polyphenolic compounds, especially flavonoids, has been extensively investigated. In this context, several studies have been focused on the effect of quercetin (Q) and 3-O-methylquercetin (MQ) over Herpes Simplex Virus (HSV) since they are important human pathogens. The objective of the present work was the development of topical nanoemulsions containing the flavonoids Q and MQ. First, nanoemulsions composed by octyldodecanol, egg lecithin (NE), cetyl trimetylamonium bromide – CTAB – (NEC), water and either Q or MQ were prepared by spontaneous emulsification procedure. The procedure yielded monodisperse nanoemulsions (IP<0.2) with a typical mean droplet size of approximately 200-300 nm, confirmed for transmission electron microscopy. The viscosity and surface tension remained quite similar for both NE and NEC, approximately 2cP and 29mN/m, respectively. The ζ-potential was mainly influenced by the presence of the cationic surfactant CTAB, being negative for NE (-29 to -27mV) and positive for NEC (76 to 79mV). In the second step, it has been validated an isocratic method to quantify Q or MQ by HPLC with UV detection at 368 and 354nm. The method was linear, precise, accurate and specific for the determination of Q and MQ in formulations. The amount of flavonoids associated with nanoemulsions was close to 100 % (to 1mg/mL). The low solubility of Q and MQ in the oil core suggests the role of lecithin on their association with nanoemulsions. In a last step, the permeation of Q or MQ from formulations using ear pigskin mounted in Franz diffusion cells was performed. Whatever the formulation, it was shown that Q or MQ permeation rate was low. However, there was a significant increase of the flavonoids flow rate from NEC (~0.2μg/cm2/h) compared to NE (~0.08μg/cm2/h), showing the effect of the positively charged surface of NEC on this parameter. The results also indicate the accumulation of Q or MQ in the skin (higher than 230μg/g) for both formulations. In conclusion, the overall results show the effect of the nanoemulsion components on both physico-chemical properties of the nanoemulsions and Q or MQ skin permeation profile.

O óleo de copaíba é largamente utilizado na medicina popular da região amazônica, principalmente para tratar enfermidades relacionadas a inflamações. Estudos prévios demonstraram que o óleo extraído da espécie Copaifera multijuga Hayne tem uma promissora atividade anti-inflamatória, assim como seu componente majoritário, o β-cariofileno. Entretanto, o caráter untuoso deste óleo torna pouco aceitável sua aplicação direta na pele. Nosso grupo de pesquisa propôs a formulação de nanoemulsões contendo o óleo, uma vez que estes sistemas, além de hidrofílicos, possuem pequeno tamanho de gotícula e alta área de superfície, o que pode melhorar a penetração de substâncias através da pele. O único inconveniente destes é a sua baixa viscosidade, que pode ser contornado por sua incorporação em um hidrogel. No presente estudo, foi desenvolvida uma formulação de hidrogel contendo a nanoemulsão de óleo de copaíba (Copaifera multijuga Hayne) e avaliado seu perfil de permeação/retenção cutânea no modelo de pele de orelha suína. A viabilidade de incorporação da nanoemulsão em dois agentes geleificantes (Carbopol 980® e quitosana) foi testada. No período de sete dias, a formulação de quitosana, ao contrário da formulação de Carbopol 980® (CARB-NE) que permaneceu estável por 60 dias, apresentou visível instabilidade e aumento dos valores de tamanho de gotícula e índice de polidispersão. Devido a isto, a formulação CARB-NE foi escolhida para dar continuidade aos estudos de perfil reológico e de permeação/retenção cutânea. O perfil reológico de CARB-NE foi caracterizado como pseudoplástico, assim como o do hidrogel controle, o que indica que a nanoemulsão não interferiu na matriz polimérica do hidrogel. A formulação CARB-NE aumentou significativamente a penetração do componente β-cariofileno na derme comparada com a nanoemulsão não incorporada em hidrogel. Não houve um aumento da penetração na epiderme, e os valores não foram significativamente diferentes para as duas formulações. Portanto, o hidrogel de Carbopol 980® demonstrou ser o melhor agente geleificante para a nanoemulsão de copaíba, já que permaneceu estável durante o tempo testado e aumentou a penetração de β-cariofileno na pele, especialmente na derme, camada de interesse no tratamento da inflamação pela via tópica. / Copaiba oil is a natural product widely used in folk medicine of the Amazon region mostly to treat diseases related to inflammation. Previous studies have shown that the oil extracted from Copaifera multijuga Hayne has a promising anti-inflammatory activity, as well as its major component, β-caryophyllene. However, the unctuous nature of this oil makes it slightly acceptable to apply directly to the skin. Our research group has proposed the formulation of nanoemulsions containing copaiba oil, since these systems are hydrophilic, have a small droplet size and high surface area, which can improve the penetration of substances through the skin. The only disadvantage of these systems is their low viscosity that can be modified by incorporating it into a hydrogel. In the present study, we developed a hydrogel formulation containing the nanoemulsion of copaiba oil (Copaifera multijuga Hayne) and evaluated its skin permeation/retention profile in porcine ear skin model. The feasibility of incorporating the nanoemulsion into two gelling agents (Carbopol® 980 and chitosan) was assessed. Within seven days, chitosan formulation had increased values for droplet size and polydispersity index, in opposite to Carbopol® 980 formulation (CARB-NE), which continued stable for 60 days. Due to this, the formulation CARB-NE was chosen to continue studies of the rheological profile and skin permeation/retention profile. The rheological profile of CARB-NE was characterized as pseudoplastic, the same was observed for the control hydrogel, which indicates that the nanoemulsion had no effect on the hydrogel polymer matrix. The CARB-NE formulation significantly increased the penetration of β-caryophyllene in the dermis compared to the nanoemulsion not incorporated. There was no increase in the epidermis permeation, nor the values were significantly different for the two formulations. Therefore, the hydrogel Carbopol® 980 proved to be the best gelling agent for copaiba nanoemulsion since it remained stable over the tested time and increased β-caryophyllene penetration in the skin, especially in the dermis, the layer of interest in the treatment of topical inflammation.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-09-19T14:00:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_versão final.pdf: 1205267 bytes, checksum: 9a8cbb067098410ee054ef9a7c182895 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-19T14:00:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_versão final.pdf: 1205267 bytes, checksum: 9a8cbb067098410ee054ef9a7c182895 (MD5) Previous issue date: 2016-02-17 / Os óleos essenciais extraídos de plantas possuem diversas propriedades biológicas, e sendo assim, podem ser utilizados para o desenvolvimento de produtos farmacêuticos e cosméticos. Entretanto, os mesmos apresentam alguns fatores que limitam a sua utilização no desenvolvimento de produtos, tais como, alta volatilidade, instabilidade e baixa solubilidade. Assim, a encapsulação de óleos essenciais tem sido utilizada como uma estratégia eficiente que permite aumentar a estabilidade física e bioatividade, como também diminuir a volatilidade dos mesmos. No presente trabalho foi avaliado, o óleo essencial de folhas de Eugenia brejoensis (Myrtaceae), uma espécie arbustiva encontrada em alguns estados do Nordeste e do Sudeste brasileiro e popularmente utilizada no tratamento de diarreia, febre e reumatismo. A composição química do óleo essencial de E. brejoensis (OEB) foi definida por meio de Cromatografia Gasosa Acoplada à Espectrometria de Massas (GC-MS) e a sua atividade antifúngica frente à isolados clínicos de dermatófitos e leveduras foi definida de acordo com protocolos do Instituto de Padronização Clinica e Laboratorial (CLSI). Em seguida, foram preparados e caracterizados sistemas de encapsulação baseados em nanoemulsões e complexação molecular com β-ciclodextrina (BCD) para a veiculação do óleo essencial. A investigação da complexação molecular do óleo essencial de E. brejoensis e a β-ciclodextrina foi feita por calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TG) e difração de raios X (DRX). O estudo da liberação de compostos voláteis do óleo essencial de E. brejoensis livre e encapsulado na β-ciclodextrina foi realizado por análise de headspace estático acoplado a Cromatografia Gasosa (HE-GC). Os resultados mostraram que o óleo essencial de E. brejoensis é um antifúngico de amplo espectro, pois mostrou atividade contra todos os fungos testados com Concentração Inibitória Mínima entre 0,39 – 12,5 μL/mL. Ademais, a encapsulação do óleo essencial foi possível tanto pelo sistema de nanoemulsão como pelo sistema de inclusão molecular com β-ciclodextrina. A nanoemulsão O/A desenvolvida apresentou diâmetro médio de partícula de 143,1± 1,1 nm, Pdl 0,219 ± 0,004 e potencial zeta de -19,7 ± 0,1 mV. O complexo de inclusão entre o óleo essencial de E. brejoensis e β-ciclodextrina foi obtido na proporção molar de 1:1 e mostrou ser capaz de proteger o óleo essencial contra a degradação térmica e volatilidade. A análise de headspace estático mostrou um percentual de retenção do óleo essencial de E. brejoensis na β-ciclodextrina de 86,87% e que a liberação dos componentes voláteis ocorre de forma gradual. / Plant essential oils have several biological properties and can be used for the development of pharmaceuticals and cosmetics. However, they have some factors that limit their use in the development of products such as high volatility, instability and poor solubility. Thus, the encapsulation of essential oils has been used as an efficient strategy that can increase physical stability and bioactivity, as well as reducing the volatility thereof. In this work was evaluated, Eugenia brejoensis (Myrtaceae) essential oil, a shrubby species found in some states of the Northeast and Southeast Brazil and popularly used to treat diarrhea, fever and rheumatism. The essential oil chemical composition of E. brejoensis (OEB) was defined by Gas Chromatography - Mass Spectrometry (GC-MS) and its antifungal activity against the clinical isolates of dermatophytes and yeasts was defined according to Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) protocols. Then, were prepared and characterized encapsulation systems based on nanoemulsions and molecular complexation with β-cyclodextrin (BCD). The investigation of molecular complexing was made by differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetry (TGA) and X-ray diffraction (XRD). The release study of the of volatiles compounds from the essential oil of E. brejoensis free and encapsulated in β-cyclodextrin was performed by Static Headspace - Gas Chromatography (GC-HE) analysis. The results showed that the essential oil of E. brejoensis is a broad-spectrum antifungal and the Minimum Inhibitory Concentration (MIC) range between 0.39 to 12.5 uL/mL. Moreover, the encapsulation of essential oil was possible both the nanoemulsion system as the β-cyclodextrin molecular system. The nanoemulsion 0/W showed an average particle size diameter of 143.1 ± 1.1 nm, Pdl 0.219 ± 0.004 and zeta potential of -19.7 ± 0.1 mV. The E. brejoensis essential oil and β-cyclodextrin molecular complex was obtained in the molar ratio 1: 1 and was found to be capable of protecting the essential oil against thermal degradation and volatility. The static headspace analysis showed an retention percentage by β- cyclodextrin of 86.87%, and the release of essential oil volatile components occurs gradually.

A pele é constituída por duas camadas: a epiderme e a derme sendo que a camada mais superficial da epiderme, o estrato córneo, camada mais superficial da pele é responsável pela sua função de barreira. Os hidratantes são formulações destinadas a manter o conteúdo de água na pele, uma vez que a hidratação é essencial para manter a função barreira íntegra. Assim, emulsões fluídas e semi-fluídas como as nanoemulsões, que apresentam glóbulos na faixa de 20-200 nm estão sendo amplamente utilizadas como veículos em produtos cosméticos por apresentarem vantagens em relação às macroemulsões, como melhor espalhabilidade e penetração, além de possuírem uma maior estabilidade cinética. O emprego de óleos vegetais como constituintes das nanoemulsões tem sido cada vez mais notório, uma vez que esses óleos são capazes de repor as frações lipídicas da pele hidratando-a. Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo obter e caracterizar nanoemulsões O/A a base de óleo de framboesa, maracujá e pêssego e avaliar as propriedades cosméticas da formulação. A atividade antioxidante dos óleos foi avaliada por meio do método do DPPH. O EHL da fase oleosa foi então determinado utilizando-se os tensoativos lipofílicos monolaurato de sorbitano e mono-oleato de sorbitano e os tensoativos hidrofílicos polissorbato 20 , polissorbato 80 e PEG 36 castor oil combinados entre si de modo a originar 5 sistemas binários. A nanoemulsão foi obtida pela metodologia EPI (Emulsion phase inversion), utilizando-se os tensoativos lipofílicos monooleato de sorbitano e PEG-15 castor oil e os tensoativos hidrofílicos PEG-30, PEG-36, PEG-40 e PEG-54 castor oil combinados entre si, e as características físico-químicas da nanoemulsão foram determinadas. A nanoemulsão estável e com menor tamanho de glóbulo foi aditivada de (i) lanolina etoxilada e (ii) lanolina acetilada em diferentes concentrações e as alterações nas características físico-quimicas das nanoemulsões foram avaliadas. As nanoemulsões aditivadas de lanolina acetilada e lanolina etoxilada foram submetidas a testes de estabilidade preliminar e acelerada e a avaliação da influência dos derivados de lanolina na hidratação, oleosidade, valor de pH cutâneo e formação de eritema foram avaliados. A mistura dos óleos apresentou maior atividade antioxidante que os óleos separadamente. O EHL requerido para a fase oleosa da emulsão foi igual a 9 e nanoemulsões com menor tamanho de glóbulos foram obtidas com o par de tensoativos monooleato de sorbitano e PEG 36 castor oil. A lanolina tanto etoxilada quanto acetilada provocou alterações nas propriedades físico-químicas da nanoemulsão inicial. Frente aos testes de estabilidade, a formulação aditivada de lanolina etoxilada mostrou-se mais estável que a formulação aditivada de lanolina acetilada. As nanoemulsões aditivadas de derivados de lanolina provocaram maior hidratação da pele e aumento da oleosidade quando comparada a nanoemulsão não aditivada, não havendo alteração no valor de pH cutâneo e formação de eritema quando as formulações (tanto aditivadas quanto não aditivada) foram aplicadas. / The skin consists of two layers: the epidermis and dermis. The most superficial layer of the epidermis, the stratum corneum is responsible for barrier function, so moisturizing formulations are designed to maintain the water content in the skin, since hydration is essential for maintaining the barrier function intact. Thus, fluid and semi-fluid emulsions as the nanoemulsions that present droplets in the range of 20-200 nm are widely used in cosmetics as vehicles because they present advantages over macroemulsões as better spreadability and penetration, and they have greater stability kinetics. The use of vegetable oils as components of the nanoemulsion has been increasingly clear, since these oils are able to replace the lipid fractions of skin moisturizing it, and they have other activities of cosmetic concern. Thus, this study aims to obtain and characterize O/W nanoemulsions composed by raspberry, passion fruit and peach oils and evaluate the cosmetic properties of the formulation. The antioxidant activity of the oils was evaluated by the DPPH method. The HLB of the oil phase was then determined using the lipophilic surfactants sorbitan monolaurate and sorbitan monooleate and the hydrophilic surfactants polysorbate 20, polysorbate 80 and PEG 36 castor oil combined among themselves in order to create five binary systems. The nanoemulsion was obtained by the methodology EPI (Emulsion phase inversion), using the lipophilic surfactants sorbitan monooleate, PEG-15 castor oil and hydrophilic surfactants PEG-30, PEG-36, PEG-40 and PEG-54 castor oil combined among themselves, and the physicochemical characteristics of the nanoemulsion was determined. The stable nanoemulsion and with smaller droplet size was additivated (i) ethoxylated lanolin and (ii) acetylated lanolin in different concentrations and changes in physico-chemical properties of nano-emulsions were evaluated. Nanoemulsions were tested for primary and accelerated stability and the influence of derived from lanolin in hydration, skin pH, oily skin and training erythema were evaluated. The mixture of the oils showed higher antioxidant activity than oils separately. The required HLB for the oil phase of emulsion was equal to 9 and nanoemulsion with smaller droplet size were obtained with the pair of surfactants sorbitan monooleate, PEG 36 castor oil. Ethoxylated an acetylated lanolin caused changes in physico-chemical properties of nanoemulsions. The formulation additivated of ethoxylated lanolin was more stable than the formulation additivated of acetylated lanolin front accelerated stability testing. Nanoemulsions additivated of lanolin derivatives caused a higher skin hydration and increase oily skin when compared to the nanoemulsion without additives, with no change in the value of skin pH and erythema formation when the formulations (both with additives and without additives) were applied.