Made available in DSpace on 2014-06-12T15:52:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4998_1.pdf: 2786918 bytes, checksum: 90443733c7ee13b678af844af73b3761 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2002 / A vetorização de fármacos para órgãos específicos é extremamente complexa devido a necessidade do carreador desempenhar simultaneamente diferentes funções. Primeiramente, as nanopartículas devem ser capazes de conduzir uma quantidade significativa de fármacos e promover a sua liberação com perfil cinético adequado. Numa segunda fase, após a administração o fármaco deve ser capaz de atingir o sítio alvo de uma maneira específica e subsequentemente liberar a droga. O Estado da Arte demonstra que as ferramentas para atingir estes objetivos devem ser aprimoradas. Objetiva este trabalho investigar a preparação e caracterização de nanopartículas como carreadores de fármacos utilizando um novo copolímero de dextrana-policaprolactona (Dex-PCLn). Duas abordagens destintas foram investigadas. Inicialmente, foi verificada a possibilidade da aplicação das nanopartículas para o encapsulamento de substâncias de interesse farmacêutico. Dentre essas substâncias, peptídeos e proteínas são de considerável interesse devido a difículdade no encapsulamento de quantidades importantes e na manutenção da estabilidade durante o processo de fabricação. Diferentes proteínas foram utilizadas como substâncias modelo, incluindo a albumina sérica bovina (BSA), lectina de folha de Bauhinia monandra (BmoLL), a qual demonstrou uma atividade hipogliciemiante, e lectina de Lens culinaris (LC). Várias matrizes poliméricas foram utilizadas para o encapsulamento de BmoLL em nanopartículas. Polímeros convencionais de ε-caprolactona (PCL), ácido lático (PLA) e copolímero de ácido lático e glicólico (PLGA) e novos copolímeros sintetizados a partir de dextrana e policaprolactona foram utilizados para atingir este objetivo. A outra estratégia consistiu na preparação de nanopartículas do tipo núcleo-coroa com novos copolímeros anfifílicos de dextrana e policaprolactona. Estas partículas apresentam uma superfície hidrofílica com alta densidade de grupos hidroxilas que podem ser utilizados para conjugação de ligantes de reconhecimento de sítios específicos no organismo. No presente trabalho, nanopartículas foram preparadas e caracterizadas na tentativa preliminar de adsorção ou conjugação das lectinas BmoLL e LC na superfície das nanopartículas. A tese consiste em três partes experimentais. A primeira parte da tese diz respeito ao estudo da estabilidade de BmoLL e sua encapsulação em nanopartículas. Inicialmente, foram avaliados os efeitos das condições de armazenamento de BmoLL e da preparação de nanopartículas na atividade hemaglutinante da BmoLL. Em seguida, BmoLL foi 49 encapsulada em nanopartículas preparadas com PCL, PLA e PLGA. A caracterização físico-química das nanopartículas foi efetuada através da determinação do tamanho médio das partículas, do potencial zeta, da taxa de encapsulação de BmoLL e análise morfológica por microscopia eletrônica de varredura. A cinética de liberação in vitro de BmoLL a partir das nanopartículas foi avaliada e a cinética de adsorção de BmoLL na superfície das partículas foi estudada. A segunda parte da tese está relacionada com a síntese de novos copolímeros que permitam a fabricação de nanopartículas com possibilidade de conjugação de lectinas na superfície. Neste contexto, diferentes copolímeros de dextrana e policaprolactona (Dex- PCLn) foram sintetizados por ligação química entre grupos funcionais carboxílicos presentes na policaprolactona e grupos hidroxilas presentes naturalmente no polissacarídeo. A composição de uma série de copolímeros Dex-PCLn com uma média de 3, 5,5 e 7,1 cadeias de PCL conjugadas em dextrana foi determinada por cromatografia de permeação em gel e espectroscopia de ressonância magnética nuclear de prótons (RMN1H) e de infravermelho (FTIR). A terceira parte da tese está dedicada à aplicação de novos copolímeros Dex-PCLn na obtenção de nanopartículas do tipo núcleo coroa com matriz polimérica de PCL e coroa de dextrana. As nanopartículas de Dex-PCLn foram desenvolvidas utilizando o método de emulsão múltipla seguida de evaporação de solvente e caracterizadas pelos métodos citados anteriormente para as nanopartículas convencionais. Um estudo da citotoxicidade dos constituintes e das nanopartúculas foi efetuado com células de carcinoma humano de cólon (Caco-2). Adicionalmente, a resistência transepitelial (TEER) e o potencial bioadesivo das nanopartículas radiomarcadas foram avaliados em células Caco-2. Os resultados relacionados ao estudo de estabilidade de BmoLL demonstraram que a forma liofilizada mantém a atividade hemaglutinante após submissão aos ultra-sons, à agitação mecânica e aos solventes orgânicos. BmoLL foi eficientemente encapsulada em nanopartículas de polímeros convencionais. A cinética de liberação de BmoLL a partir das nanopartículas foi de forma controlada e a adsorção de BmoLL na superfície das nanopartículas foi comprovada. Dentre os copolímeros testados, o Dex-PCL5,5 produziu nanopartículas de menor diâmetro e de maior estabilidade. A caracterização físico-química das nanopartículas Dex-PCLn demonstrou um diâmetro médio das partículas inferior a 200 nm e carga de superfície, medida através do potencial Zeta, elevada com relação as nanopartículas constituídas de polímeros convencionais. O potencial Zeta elevado das nanopartículas de Dex-PCLn confirmou a hipótese de formação da uma cobertura com carga proporcionada pelas cadeias de dextrana organizadas em forma de coroa em torno do núcleo constituído de PCL. A taxa de encapsulação de BmoLL e de lectina de Lens culinaris nas nanoparticulas de Dex-PCLn foi elevada. Os resultados do estudo de bioadesão demonstraram uma maior interação não específica das nanopartículas de Dex-PCL com as membranas de células Caco-2, comparada às nanopartículas de PCL. Concluindo, sistemas com superfície modificada do tipo núcleo coroa, preparados com copolímeros anfifílicos foram obtidos e caracterizados. Níveis razoáveis de encapsulação de proteínas foram atingidos e a modificação na superfície oferece a possibilidade de produção de sistemas com ligantes conjugados para a aplicação na vetorização de moléculas de interesse biofarmacêutico

Neste trabalho reporta-se uma nova estratégia para a liberação de óxido nítrico (NO), baseada em nanopartículas (NPs) de magnetita com potencial aplicação em biomedicina. As NPs de magnetita foram preparadas pelo método de coprecipitação utilizando cloretos ferroso e férrico, seguido de um recobrimento com ácido oleico (AO) com a finalidade de evitar a oxidação e reduzir a agregação das mesmas. Em seguida realizamos uma troca de ligantes por ácido mercaptosuccínico (MSA) e ácido dimercaptosuccínico (DMSA) em diferentes razões molares. Após a funcionalização, as nanopartículas são solúveis em água e apresentam grupos tióis ligados à superfície das NPs e expostos para a solução. As técnicas de caracterização utilizadas foram Espectroscopia Infravermelho (FTIR), Difração de Raios- X (DRX), Microscopia Eletrônica (MET) e Magnetometria de Amostra Vibrante (VSM). Dos resultados de FTIR observa-se as bandas de estiramento e deformação de Fe-O características do óxido de ferro, assim como bandas de estiramento S-H indicando a presença dos grupos tióis e, portanto, a funcionalização das NPs com MSA e DMSA. Os dados de RX mostram que as NPs tem estrutura da magnetita (tipo espinélio) e possuem tamanho de grão da ordem de 11nm. A funcionalização não altera as propriedades cristalinas do material. O tamanho de grão cristalino é compatível com os valores médios das distribuições de tamanho observados por TEM e VSM, que indicam uma polidispersão em torno de 20%. Os resultados de VSM também demonstraram que as NPMs tem comportamento superparamagnético a temperatura ambiente, embora a magnetização de saturação se reduz a um valor de cerca de 30emu/g para NPs funcionalizadas com DMSA (valor referência em bulk 92emu/g). Os grupos tióis presentes na superfície das NPs funcionalizadas foram nitrosados através de uma solução acidi cada de nitrito de sódio, obtendo-se assim NPs nitrosadas (NP-SNO). A quantidade de NO covalentemente ligado e liberado na superfície das NPs foi avaliado por quimioluminescência. Os resultados mostram que as NP-SNO liberam espontaneamente NO, em diferentes concentrações, em meio aquoso. Numa primeira etapa, avaliou-se, à temperatura ambiente, o perfil da liberação de NO a partir de NPs recobertas com MSA (razão molar 1:40). Os resultados indicam a possibilidade de uma liberação controlada de óxido nítrico, em quantidades ( M) compatíveis para aplicação em biomedicina. Numa segunda etapa avaliou-se, de maneira comparativa, a capacidade de nitrosação e liberação de NO de NPs funcionalizadas com MSA e DMSA a diferentes razões molares. Os resultados não evidenciaram uma correlação com a razão molar NP:molécula ligante, mas NPs funcionalizadas com DMSA demonstraram ser mais e cientes tanto no processo de nitrosação, quanto na capacidade de liberar óxido nítrico. Estes resultados estão dentro dos níveis requeridos em aplicações biomédicas. Este novo veículo liberador de NO apresenta grande potencial para gerar quantidades desejadas de NO diretamente em alvos locais. / This work reports a new strategy for delivering nitric oxide (NO), based on magnetite nanoparticles (NPs) with potential application in biomedicine. Magnetite NPs were prepared through a co-precipitation method by using ferrous and ferric chlorides, followed by oleic acid (OA) coating to avoid oxidation and reduce their aggregation. Then, we realized a ligand exchange by mercaptosuccinic acid (MSA) and dimercaptosuccinic acid (DMSA) at dierent molar ratios. After functionalization, NPs were soluble in water, and have free thiol groups (SH) on their surface. We used Fourier Transform of Infrared Radiation (FTIR), X-Ray Diraction (XRD), Transmission Electron Microscopy (TEM) and Vibrate Sample Magnetometry (VSM) to characterize the samples. FTIR results evidenced stretching and bending absorption bands typical of Fe-O, as well as the S-H stretching absorption bands indicating the presence of thiol groups on the iron oxide particles. In this way, NPs were functionalized with MSA and DMSA. X-Ray data showed that the NPs are, indeed magnetite with crystalline size of 11nm. Such a value agrees with those obtained by TEM and VSM data analysis, within a polydispersion of 20%. Further, the functionalization did not alter the crystalline properties. VSM results demonstrated that the thiolated NPs had a superparamagnetic behavior at room temperature. However, DMSA-coating of the NP reduced signicantly the value of saturation magnetization (from circa 70emu/g for uncoated NP to 30emu/g). Free thiol groups on NPs surface were nitrosated through an acidied nitrite solution, yielding nitrosated NPs (SNO-NP). The amount of NO covalently bounded and released on the NPs surface was evaluated by chemiluminescence. Results revealed that SNO-NP spontaneously released NO at dierent molar ratios, in aqueous solution. In a rst stage of this work, at room temperature, NO release prole was evaluated from NPs covered by MSA (molar ratio 1:40). The results indicated a possibility of a controlled NO-releasing, at amounts (M) adequate to biomedical applications. In the second stage, we evaluated the capacity of nitrosation and NO-releasing from NPs functionalized by MSA e DMSA at dierent molar ratios. DMSA-coated NPs show to be ecient in nitrosation process as well as in the ability of releasing NO. These results were at required levels for biomedical applications. This new magnetic NO-delivery vehicle has a great potential to generate desired amounts of NO directly to target location.

Neste trabalho reporta-se uma nova estratégia para a liberação de óxido nítrico (NO), baseada em nanopartículas (NPs) de magnetita com potencial aplicação em biomedicina. As NPs de magnetita foram preparadas pelo método de coprecipitação utilizando cloretos ferroso e férrico, seguido de um recobrimento com ácido oleico (AO) com a finalidade de evitar a oxidação e reduzir a agregação das mesmas. Em seguida realizamos uma troca de ligantes por ácido mercaptosuccínico (MSA) e ácido dimercaptosuccínico (DMSA) em diferentes razões molares. Após a funcionalização, as nanopartículas são solúveis em água e apresentam grupos tióis ligados à superfície das NPs e expostos para a solução. As técnicas de caracterização utilizadas foram Espectroscopia Infravermelho (FTIR), Difração de Raios- X (DRX), Microscopia Eletrônica (MET) e Magnetometria de Amostra Vibrante (VSM). Dos resultados de FTIR observa-se as bandas de estiramento e deformação de Fe-O características do óxido de ferro, assim como bandas de estiramento S-H indicando a presença dos grupos tióis e, portanto, a funcionalização das NPs com MSA e DMSA. Os dados de RX mostram que as NPs tem estrutura da magnetita (tipo espinélio) e possuem tamanho de grão da ordem de 11nm. A funcionalização não altera as propriedades cristalinas do material. O tamanho de grão cristalino é compatível com os valores médios das distribuições de tamanho observados por TEM e VSM, que indicam uma polidispersão em torno de 20%. Os resultados de VSM também demonstraram que as NPMs tem comportamento superparamagnético a temperatura ambiente, embora a magnetização de saturação se reduz a um valor de cerca de 30emu/g para NPs funcionalizadas com DMSA (valor referência em bulk 92emu/g). Os grupos tióis presentes na superfície das NPs funcionalizadas foram nitrosados através de uma solução acidi cada de nitrito de sódio, obtendo-se assim NPs nitrosadas (NP-SNO). A quantidade de NO covalentemente ligado e liberado na superfície das NPs foi avaliado por quimioluminescência. Os resultados mostram que as NP-SNO liberam espontaneamente NO, em diferentes concentrações, em meio aquoso. Numa primeira etapa, avaliou-se, à temperatura ambiente, o perfil da liberação de NO a partir de NPs recobertas com MSA (razão molar 1:40). Os resultados indicam a possibilidade de uma liberação controlada de óxido nítrico, em quantidades ( M) compatíveis para aplicação em biomedicina. Numa segunda etapa avaliou-se, de maneira comparativa, a capacidade de nitrosação e liberação de NO de NPs funcionalizadas com MSA e DMSA a diferentes razões molares. Os resultados não evidenciaram uma correlação com a razão molar NP:molécula ligante, mas NPs funcionalizadas com DMSA demonstraram ser mais e cientes tanto no processo de nitrosação, quanto na capacidade de liberar óxido nítrico. Estes resultados estão dentro dos níveis requeridos em aplicações biomédicas. Este novo veículo liberador de NO apresenta grande potencial para gerar quantidades desejadas de NO diretamente em alvos locais. / This work reports a new strategy for delivering nitric oxide (NO), based on magnetite nanoparticles (NPs) with potential application in biomedicine. Magnetite NPs were prepared through a co-precipitation method by using ferrous and ferric chlorides, followed by oleic acid (OA) coating to avoid oxidation and reduce their aggregation. Then, we realized a ligand exchange by mercaptosuccinic acid (MSA) and dimercaptosuccinic acid (DMSA) at dierent molar ratios. After functionalization, NPs were soluble in water, and have free thiol groups (SH) on their surface. We used Fourier Transform of Infrared Radiation (FTIR), X-Ray Diraction (XRD), Transmission Electron Microscopy (TEM) and Vibrate Sample Magnetometry (VSM) to characterize the samples. FTIR results evidenced stretching and bending absorption bands typical of Fe-O, as well as the S-H stretching absorption bands indicating the presence of thiol groups on the iron oxide particles. In this way, NPs were functionalized with MSA and DMSA. X-Ray data showed that the NPs are, indeed magnetite with crystalline size of 11nm. Such a value agrees with those obtained by TEM and VSM data analysis, within a polydispersion of 20%. Further, the functionalization did not alter the crystalline properties. VSM results demonstrated that the thiolated NPs had a superparamagnetic behavior at room temperature. However, DMSA-coating of the NP reduced signicantly the value of saturation magnetization (from circa 70emu/g for uncoated NP to 30emu/g). Free thiol groups on NPs surface were nitrosated through an acidied nitrite solution, yielding nitrosated NPs (SNO-NP). The amount of NO covalently bounded and released on the NPs surface was evaluated by chemiluminescence. Results revealed that SNO-NP spontaneously released NO at dierent molar ratios, in aqueous solution. In a rst stage of this work, at room temperature, NO release prole was evaluated from NPs covered by MSA (molar ratio 1:40). The results indicated a possibility of a controlled NO-releasing, at amounts (M) adequate to biomedical applications. In the second stage, we evaluated the capacity of nitrosation and NO-releasing from NPs functionalized by MSA e DMSA at dierent molar ratios. DMSA-coated NPs show to be ecient in nitrosation process as well as in the ability of releasing NO. These results were at required levels for biomedical applications. This new magnetic NO-delivery vehicle has a great potential to generate desired amounts of NO directly to target location.