Em virtude da necessidade de proteger a pele contra as espécies reativas de oxigênio, geradas excessivamente após exposição ao raios UV, substâncias antioxidantes têm sido adicionadas aos fotoprotetores. Entretanto associações fotoinstáveis podem levar à formação de intermediários reativos, que são prejudiciais ao organismo, e à redução da atividade fotoprotetorados filtros solares e antioxidantes. Além disso, as características de penetração dos filtros solares e antioxidantes influenciam diretamente a segurança e a eficácia dos fotoprotetores. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi desenvolver e avaliar a fotoestabilidade e a penetração cutânea de formulações fotoprotetoras contendo diferentes associações de filtros solares acrescidas ou não de trans-resveratrol e beta-caroteno, por meio do uso de CLAE e espectrofotometria e de células de Franz, respectivamente. Para tal, foram desenvolvidas formulações contendo diferentes associações de filtros solares (associações 1, 2 e 3), que apresentavam em comum avobenzona, metoxicinamato de etil-hexila e octocrileno, acrescidas de trans-resveratrol e beta-caroteno, isoladamente ou em combinação. Para avaliar a fotoestabilidade, amostras das formulações foram aplicadas em lâminas de vidro e expostas à radiação UVA e, a seguir, submetidas a análises por CLAE, para determinar o teor dos filtros solares e antioxidantes em estudo, e por espectrofotometria, para determinação da razão UVA/UVB. Para avaliar a penetração cutânea, as formulações contendo a associação de filtros solares mais fotoestável foram aplicadas sobre a pele de orelha de porco, e foi realizada a quantificação das substâncias em estudo, presentes no estrato córneo (EC), na epiderme/derme (E+D) e na solução receptora, por CLAE. O estudo de fotoestabilidade por CLAE dos filtros solares e antioxidantes presentes nas formulações avaliadas mostrou que, apesar de terem apresentado boa fotoestabilidade, todas as substâncias foram fotoinstáveis, com exceção do bemotrizinol, octiltriazona e octocrileno. Além disso, foi observado que o uso dos antioxidantes em associação foi melhor do que utilizá-los separadamente em fotoprotetores. As análises espectrofotométricas mostraram que, após irradiação, houve redução significativa da razão UVA/UVB de todas as formulações e que as formulações contendo bemotrizinol (associação 2) e octiltriazona (associação 3) apresentaram, respectivamente, aumento e redução significativos da razão UVA/UVB, com relação às formulações que não apresentavam esses filtros. No estudo de penetração cutânea, foi observado que, após aplicação das formulações contendo bemotrizinol (associação 2), os filtros solares e antioxidantes avaliados penetraram a pele, mas não permearam até a solução receptora, ou seja, ficaram retidos no EC, majoritariamente, e na E+D. Além disso, foi observada redução significativa da retenção no EC dos filtros solares e antioxidantes avaliados na presença do beta-caroteno. Os resultados desse estudo contribuíram para mostrar os benefícios da utilização de uma combinação de antioxidantes em fotoprotetores, uma vez que a combinação do trans-resveratrol e do beta-caroteno, resultou em melhor fotoestabilidade das formulações e também apresentou vantagens no estudo de penetração cutânea, pois reduziu a penetração dos filtros solares. / Due to the need to protect the skin against reactive oxygen species, which are excessively generated after exposure to UV rays, antioxidants compounds have been added to sunscreens. However, photounstable combinations can lead to generation of reactive intermediates, that are harmful to the body, and decrease the photoprotective activity of UV-filters and antioxidants. Furthermore, the penetration characteristics of UV-filters and antioxidants influence directly sunscreens safety and efficacy. Thus, the aim of this study was to develop and to evaluate the photostability and cutaneous penetration of sunscreen formulations containing different combinations of UV-filters supplemented or not with trans-resveratrol and beta-carotene, by using HPLC and spectrophotometry and Franz cells, respectively. For this, formulations containing different UV-filters combinations (combinations 1, 2 and 3), which had in common avobenzone, ethyl-hexyl methoxycinnamate and octocrylene, supplemented with trans-resveratrol and beta-carotene, alone or in combination, were prepared. For photostability evaluation, samples of the formulations were spread onto glass plates, exposed to UVA radiation and then analyzed by HPLC to determine the concentration of UV-filters and antioxidants under study, and by spectrophotometry to determine the UVA/UVB ratio. To assess cutaneous penetration, formulations containing the most photostable combination of UV-filters were applied on pig ear skin, and the quantification of substances under study present into stratum corneum (SC), viable epidermis plus dermis (E+D) and receptor fluid was performed by HPLC. HPLC photostability study, which analyzed the UV-filters and antioxidants present in formulations, showed that all substances, despite having good photostability, were photounstable, except bemotrizinole, octyltriazone and octocrylene. Furthermore, it was observed that the use of antioxidants in combination was better than using them separately in sunscreens. The spectrophotometric analysis showed that after irradiation, all formulations had a significant decrease of UVA/UVB ratio, and that formulations containing bemotrizinole (combination 2) and octyltriazone (combination 3) presented, respectively, significant increase and decrease of the UVA/UVB ratio, in comparison with formulations that did not contained these UV-filters. In the cutaneous penetration study it was observed that after application of formulations containing bemotrizinole (combination 2), the UV-filters and antioxidants under study penetrated the skin, but did not reach the receptor fluid, which means that they were retained in SC, predominantly, and in E+D. Furthermore, a significant decrease on SC retention of UV-filters and antioxidants under study in the presence of beta-carotene was observed. The results of this study contributed to demonstrate the benefits of using a combination of antioxidants in sunscreens, since the combination of trans-resveratrol with beta-carotene, resulted in improved photostability of the formulations and also showed advantages in the skin penetration study, because it reduced UV-filters penetration.

O aumento do conhecimento em relação aos danos provocados pela radiação solar, tanto na faixa do UVB quanto na faixa do UVA, o avanço nas tecnologias relacionadas ao produto e às formas de avaliação bem como a disponibilização de novas moléculas no mercado levaram ao aumento da qualidade da proteção proporcionada pelos fotoprotetores. Entretanto, ainda há preocupações em relação à segurança de alguns filtros solares devido a sua fotoinstabilidade e penetração cutânea. Dessa forma, torna-se necessário o desenvolvimento de novos filtros solares mais efetivos e seguros, que apresentem relevância científica e potencial de inovação. Assim, a presente pesquisa teve como objetivo desenvolver novos análogos ao filtro solar benzofenona-3 e determinar o seu potencial fotoprotetor por meio da avaliação da absorção UV e avaliação da fotoestabilidade, fototoxicidade e atividade antioxidante. Para tal, inicialmente seis análogos ao filtro solar químico benzofenona-3 foram sintetizados visando aumentar o tamanho da molécula e aumentar a sua absorção no UVA longo (340-400nm). Foram avaliados os espectros de absorção no UV e a fotodegradação dessas substâncias. A fototoxicidade das substâncias selecionadas foi avaliada por meio do uso de cultura de fibroblastos 3T3, para a determinação da viabilidade celular na presença e ausência da radiação. A atividade antioxidante das substâncias foi avaliada por meio da quimioluminescência gerada pela reação HRP-H2O2-luminol. Os resultados permitiram demonstrar a importância da relação entre a estrutura molecular dos compostos e sua absorção no UV. As moléculas benzofenona-3 fenil amino (B5) e o carbazol da benzofenona-3 fenil amino (B6) apresentaram maior absorção no UVA, longo e curto, e no UVB, quando comparadas com a molécula de partida (benzofenona-3). Apenas as substâncias que apresentavam ponte de hidrogênio intramolecular (B5 e B6) foram consideradas fotoestáveis. Somente a molécula B5 não apresentou potencial para fototoxicidade aguda. Além disso, essa molécula apresentou atividade antioxidante, o que sugere o seu grande potencial para utilização com filtro solar. / The increase of our knowledge of not only UVB but also UVA-induced damages, the advances on product and testing technologies as well as new sunscreen molecules leaded to and enhancement of quality of UV protection provided by topical sunscreens. However there are some safety concerns involving some UV-filters due to their photoinstability and skin penetration. Therefore it is necessary to develop new safer and more effective UV-filters, which also presents scientific relevance and innovation potential. Thus, the aim of the present research was to develop new analogues based on benzophenone-3, and to evaluate their photoprotective potential through their photostability, phototoxicity and antioxidant activity. For this purpose, firstly six new synthetic analogues based on benzophenone-3 were prepared in order to promote molecular weight enhancement as well as improve long-wave UVA absorption (340-400 nm). The UV absorption spectra and photodegradation of these compounds were also analyzed. Phototoxicity of selected compounds was evaluated by using 3T3 monolayer fibroblast culture to determine cell viability in the presence and absence of UVA radiation. The antioxidant activity was evaluated by HRP-H2O2-luminol induced chemiluminescence. The results showed that relationship between the molecular structure and UV absorption. Me molecules phenylamine benzophenone-3 (B5) and phenylamine benzophenone-3 carbazol (B6) showed higher short and long-wave UVA and UVB absorption, when compared to benzophenone-3. Only B5 and B6, which presented intermolecular hydrogen bond, were considered photostable. B5 did not present any acute phototoxicity potential; in addition it has antioxidant activity, which suggests its high UVfilter potential.

Fluorescent proteins are valuable tools as biochemical markers for studying cellular processes. Red fluorescent proteins (RFPs) are highly desirable for in vivo applications because they absorb and emit light in the red region of the spectrum where cellular autofluorescence is low. The naturally occurring fluorescent proteins with emission peaks in this region of the spectrum occur in dimeric or tetrameric forms. The development of mutant monomeric variants of RFPs has resulted in several novel FPs known as mFruits. Though oxygen is required for maturation of the chromophore, it is known that photobleaching of FPs is oxygen sensitive, and oxygen-free conditions result in improved photostabilities. Therefore, understanding oxygen diffusion pathways in FPs is important for both photostabilites and maturation of the chromophores. We used molecular dynamics calculations to investigate the protein barrel fluctuations in mCherry, which is one of the most useful monomeric mFruit variants, and its GFP homolog citrine. We employed implicit ligand sampling and locally enhanced sampling to determine oxygen pathways from the bulk solvent into the mCherry chromophore in the interior of the protein. The pathway contains several oxygen hosting pockets, which were identified by the amino acid residues that form the pocket. We calculated the free-energy of an oxygen molecule at points along the path. We also investigated an RFP variant known to be significantly less photostable than mCherry and find much easier oxygen access in this variant. We showed that oxygen pathways can be blocked or altered, and barrel fluctuations can be reduced by strategic amino acid substitutions. The results provide a better understanding of the mechanism of molecular oxygen access into the fully folded mCherry protein barrel and provide insight into the photobleaching process in these proteins.

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Les objectifs de cette thèse sont d’une part d'étudier les effets d’un traitement thermique et de l’environnement physico-chimique sur la stabilité de 6 flavonoïdes de structure différente et sur l'évolution de leur activité anti-oxydante. Les conditions du traitement thermique ont été les suivantes : (i) chauffage dans des conditions isothermes durant 2h pour des températures allant de 30 à 130°C et (ii) chauffage dans des conditions non isothermes par microcalorimétrie (de 30 à 130°C, 4°C/ heure). Les flavonoïdes ont été solubilisés dans de l’eau. Nous avons constaté que les flavonoïdes glycosylés sont plus résistants que les flavonoïdes aglycones. Les énergies d'activation de dégradation calculées dépendent aussi de la structure du flavonoïde. Pour se dégrader, les flavonoïdes glycosylés ont besoin d’une énergie élevée par rapport à la forme aglycone. L’exposition à la lumière a été réalisée durant 15 jours avec et sans oxygène, le témoin de l’expérience étant un stockage à l’obscurité avec et sans oxygène. La dégradation des flavonoïdes est influencée par la présence de lumière et par la quantité d'oxygène. Les molécules ont une sensibilité différente en fonction de leur structure, le classement suivant est obtenu d’après : naringine, ériodictyol puis rutine, lutéoline, lutéoline 7-O-glucoside et enfin le mesquitol. En effet, la présence d'un groupe hydroxyle en position 3 et une double liaison C2-C3 diminue la stabilité des flavonoïdes. En outre, il a été observé que, malgré la dégradation totale de certains flavonoïdes par le traitement thermique et l’environnement physico-chimique, les solutions traitées conservent une activité anti-oxydante / The objectives of this thesis are to study the effects of a heat treatment and the physicochemical environment on the stability of 6 flavonoids of different structure and on the evolution of their antioxidant activity. The heat treatment conditions were as follows: (i) heating under isothermal conditions for 2 h at temperatures ranging from 30 to 130 ° C and (ii) heating under non-isothermal conditions by microcalorimetry (30 to 130 ° C, 4 ° C / hour). The flavonoids were solubilized in water. We found that the glycosylated flavonoids are more resistant than the aglyconic flavonoids. The calculated degradation activation energies also depend on the structure of the flavonoid. To degrade, glycosylated flavonoids require high energy relative to the aglycone form. Exposure to light was carried out for 15 days with and without oxygen, the experimental control being a dark storage with and without oxygen. The degradation of flavonoids is influenced by the presence of light and by the amount of oxygen. The molecules have a different sensitivity according to their structure, the following classification is obtained according to: naringine, ériodictyol then rutin, luteolin, luteolin 7-O-glucoside and finally the mesquitol. Indeed, the presence of a hydroxyl group at position 3 and a C2-C3 double bond reduces the stability of the flavonoids. Furthermore, it has been observed that, despite the total degradation of certain flavonoids by the heat treatment and the physical-chemical environment, the treated solutions retain an antioxidant activity

Com o avanço no desenvolvimento industrial sustentável estão sendo exploradas novas aplicações de uso dos subprodutos agroindustriais. O bagaço de uva obtido a partir da vinificação ou produção de sucos mantém importantes quantidades de polifenóis em suas cascas, sementes e engaço após o processamento, úteis para proteção da pele contra os raios ultravioleta. Neste contexto, o objetivo do nosso estudo foi caracterizar quimicamente o extrato do bagaço de uva Cabernet Sauvignon e avaliar a sua segurança e eficácia clínica em fotoprotetor tópico. Nesta dissertação, o extrato hidroetanólico (70% v/v) do bagaço de uva total, incluindo cascas, sementes e engaços de Vitis vinifera L., foi obtido por percolação seguido de liofilização. Os ensaios divididos em duas etapas: i) In vitro: determinação dos fenólicos totais (FT) usando Folin-Ciocalteu e expresso em equivalentes de ácido gálico (GAE); flavonoides por meio da reação com tricloreto de alumínio e expresso em quercetina; atividade antioxidante do extrato e das formulações através da desativação de radicais livres de DPPH• expressa em equivalentes de Trolox (TE); identificação dos principais compostos fenólicos do extrato bruto por espectrometria de massa (HPLC/ESI-MS/MS); desenvolvimento de nove formulações usando o delineamento experimental; medição dos valores de transmitância das formulações referentes ao fator de proteção solar (FPS), fotoestabilidade e fator de proteção UVA (FP-UVA) através do equipamento Labsphere UV-2000S® e ii) Em seres humanos, apenas duas formulações foram avaliadas clinicamente, C sem extrato e com filtros UVA e UVB: butilmetoxidibenzoilmetano, etil-hexilmetoxicinamato e etil-hexildimetil PABA (11,5% p/p) e D com extrato (bagaço de uva 10% p/p) e filtros UV. Inicialmente, a segurança dermatológica, irritabilidade e sensibilização; fototoxicidade e fotossensibilização foram avaliadas pelo Teste de Contato Repetitivo em Humanos (HRIPT). Posteriormente, a eficácia fotoprotetora clínica foi testada na pele de dez voluntários. O teor de FT encontrado no extrato de bagaço de uva foi de 141,11 ± 3,38 mg GAE.g-1 e de flavonoides 3,01 ± 0,14 mg QE.g-1. A eficácia antioxidante das soluções metanólicas com extrato e fotoprotetor na concentração de 1 mg.mL-1 em peso seco em pH 5 e 7 foram aproximadamente: 707 µmol TE.g-1 e 520 µmol TE.g-1, respectivamente. Isto significa uma queda em torno de 26,45% da capacidade antioxidante do extrato quando incorporado à formulação. Foram identificadas por espectrometria de massa dezenove substâncias fenólicas, entre elas dímeros e trímeros de procianidinas, di-hidroflavonol, flavonóis e antocianidinas. Os resultados demonstraram efeito sinérgico entre os filtros UV e extrato vegetal no FPS e efeito antagônico com a variação do tempo de irradiação sobre as respostas do FPS, atividade antioxidante, comprimento de onda crítico, proteção UVA, proteção UVB e razão UVA/UVB. A melhor combinação eficiência-resposta foi detectada na formulação D com um aumento do FPS in vitro em cerca de 210%. Os testes de segurança não induziram qualquer reação adversa. A eficácia fotoprotetora clínica de D foi 21% (10,20 - 12,30) superior em relação à formulação C, demonstrando maior eficiência na proteção UVA. Sendo assim, C e D foram consideradas seguras para uso tópico e D estatisticamente superior tanto na proteção UVA quanto UVB comparado à amostra só associada de filtros. Logo, o bagaço de uva é um promissor ingrediente sustentável multifuncional útil para o uso em protetor solar. / With the advance in sustainable industrial development, new applications of agro-industrial by-products are being explored. Grape pomace obtained from winemaking or juice production keeps important amounts of polyphenols in their skins, seeds and stalks after processing that are useful for protection of skin against ultraviolet rays. In this context, the objective of our study was to chemically characterize Cabernet Sauvignon pomace extract and to evaluate its safety and clinical efficacy in topical photoprotector. The hydroethanolic extract (70% v/v) of the Vitis vinifera L. whole grape pomace, including seeds, skins and stalks, was obtained by percolation after lyophilization. The tests were divided into two stages: i) In vitro: total phenols (TF) using Folin-Ciocalteu and expressed in Gallic Acid Equivalent (GAE); flavonoids by reaction with aluminum trichloride and expressed as quercetin; antioxidant activity of the extract and formulations by inhibition by DPPH• expressed as Trolox equivalents (TE); identification of the main phenolic compounds of the crude extract by mass spectrometry (HPLC/ESI-MS/MS); development of nine formulations using experimental design and evaluated the SPF, photostability and UVA protection factor (UVA-PF) through the Labsphere UV-2000S® equipment; ii) In humans, only two formulations were clinically evaluated, C without extract and with UVA and UVB filters: butilmetoxidibenzoilmetano, etil-hexilmetoxicinamato and etil-hexildimetil PABA (11.5% w/w) and D with extract (10% w/w grape pomace) and filters UV. Initially, the dermatological safety, irritability and sensitization; phototoxicity and photosensitization were evaluated by the Human Repeat Insult Patch Test (HRIPT). After, the clinical photoprotective efficacy was tested on the skin of ten volunteers. The FT content found in the dried extract was 141.11 ± 3.38 mg GAE.g-1 and flavonoids 3.01 ± 0.14 mg QE.g-1. The antioxidant potential of the methanolic solutions with extracts and photoprotectors at the concentration of 1 mg.ml-1 in dry weight and at pH 5 and 7 were around: 707 µmol TE.g-1 and 520 µmol TE.g-1, respectively. This means a drop of about 26.45% of the antioxidant capacity of the extract when incorporated into the formulation. Mass spectrometry identified nineteen phenolic substances, among them procyanidins dimers and trimmers, di-hydroflavonol, flavonols and anthocyanin. The results showed a synergistic effect between the UV filters and the herbal extract in the SPF and the antagonistic effect with the variance of the irradiation time in the SPF responses, antioxidant activity, critical wavelength, UVA protection, UVB protection and UVA/UVB ratio. The best efficiency-response combination was detected in the D formulation with an in vitro SPF increase of about 210%. Safety tests did not induce any adverse reaction. The clinical efficiency of D photoprotection was 21% (10.20 - 12.30) higher than the C formulation, demonstrating high efficiency in UVA protection. Thus, C and D were considered safe for topical use and D statistically superior in both UVA and UVB protection to the only combined sample of filters. Therefore, grape pomace is a promising multifunctional sustainable ingredient qualified to be used in sunscreen industry.

Com o avanço no desenvolvimento industrial sustentável estão sendo exploradas novas aplicações de uso dos subprodutos agroindustriais. O bagaço de uva obtido a partir da vinificação ou produção de sucos mantém importantes quantidades de polifenóis em suas cascas, sementes e engaço após o processamento, úteis para proteção da pele contra os raios ultravioleta. Neste contexto, o objetivo do nosso estudo foi caracterizar quimicamente o extrato do bagaço de uva Cabernet Sauvignon e avaliar a sua segurança e eficácia clínica em fotoprotetor tópico. Nesta dissertação, o extrato hidroetanólico (70% v/v) do bagaço de uva total, incluindo cascas, sementes e engaços de Vitis vinifera L., foi obtido por percolação seguido de liofilização. Os ensaios divididos em duas etapas: i) In vitro: determinação dos fenólicos totais (FT) usando Folin-Ciocalteu e expresso em equivalentes de ácido gálico (GAE); flavonoides por meio da reação com tricloreto de alumínio e expresso em quercetina; atividade antioxidante do extrato e das formulações através da desativação de radicais livres de DPPH• expressa em equivalentes de Trolox (TE); identificação dos principais compostos fenólicos do extrato bruto por espectrometria de massa (HPLC/ESI-MS/MS); desenvolvimento de nove formulações usando o delineamento experimental; medição dos valores de transmitância das formulações referentes ao fator de proteção solar (FPS), fotoestabilidade e fator de proteção UVA (FP-UVA) através do equipamento Labsphere UV-2000S® e ii) Em seres humanos, apenas duas formulações foram avaliadas clinicamente, C sem extrato e com filtros UVA e UVB: butilmetoxidibenzoilmetano, etil-hexilmetoxicinamato e etil-hexildimetil PABA (11,5% p/p) e D com extrato (bagaço de uva 10% p/p) e filtros UV. Inicialmente, a segurança dermatológica, irritabilidade e sensibilização; fototoxicidade e fotossensibilização foram avaliadas pelo Teste de Contato Repetitivo em Humanos (HRIPT). Posteriormente, a eficácia fotoprotetora clínica foi testada na pele de dez voluntários. O teor de FT encontrado no extrato de bagaço de uva foi de 141,11 ± 3,38 mg GAE.g-1 e de flavonoides 3,01 ± 0,14 mg QE.g-1. A eficácia antioxidante das soluções metanólicas com extrato e fotoprotetor na concentração de 1 mg.mL-1 em peso seco em pH 5 e 7 foram aproximadamente: 707 µmol TE.g-1 e 520 µmol TE.g-1, respectivamente. Isto significa uma queda em torno de 26,45% da capacidade antioxidante do extrato quando incorporado à formulação. Foram identificadas por espectrometria de massa dezenove substâncias fenólicas, entre elas dímeros e trímeros de procianidinas, di-hidroflavonol, flavonóis e antocianidinas. Os resultados demonstraram efeito sinérgico entre os filtros UV e extrato vegetal no FPS e efeito antagônico com a variação do tempo de irradiação sobre as respostas do FPS, atividade antioxidante, comprimento de onda crítico, proteção UVA, proteção UVB e razão UVA/UVB. A melhor combinação eficiência-resposta foi detectada na formulação D com um aumento do FPS in vitro em cerca de 210%. Os testes de segurança não induziram qualquer reação adversa. A eficácia fotoprotetora clínica de D foi 21% (10,20 - 12,30) superior em relação à formulação C, demonstrando maior eficiência na proteção UVA. Sendo assim, C e D foram consideradas seguras para uso tópico e D estatisticamente superior tanto na proteção UVA quanto UVB comparado à amostra só associada de filtros. Logo, o bagaço de uva é um promissor ingrediente sustentável multifuncional útil para o uso em protetor solar. / With the advance in sustainable industrial development, new applications of agro-industrial by-products are being explored. Grape pomace obtained from winemaking or juice production keeps important amounts of polyphenols in their skins, seeds and stalks after processing that are useful for protection of skin against ultraviolet rays. In this context, the objective of our study was to chemically characterize Cabernet Sauvignon pomace extract and to evaluate its safety and clinical efficacy in topical photoprotector. The hydroethanolic extract (70% v/v) of the Vitis vinifera L. whole grape pomace, including seeds, skins and stalks, was obtained by percolation after lyophilization. The tests were divided into two stages: i) In vitro: total phenols (TF) using Folin-Ciocalteu and expressed in Gallic Acid Equivalent (GAE); flavonoids by reaction with aluminum trichloride and expressed as quercetin; antioxidant activity of the extract and formulations by inhibition by DPPH• expressed as Trolox equivalents (TE); identification of the main phenolic compounds of the crude extract by mass spectrometry (HPLC/ESI-MS/MS); development of nine formulations using experimental design and evaluated the SPF, photostability and UVA protection factor (UVA-PF) through the Labsphere UV-2000S® equipment; ii) In humans, only two formulations were clinically evaluated, C without extract and with UVA and UVB filters: butilmetoxidibenzoilmetano, etil-hexilmetoxicinamato and etil-hexildimetil PABA (11.5% w/w) and D with extract (10% w/w grape pomace) and filters UV. Initially, the dermatological safety, irritability and sensitization; phototoxicity and photosensitization were evaluated by the Human Repeat Insult Patch Test (HRIPT). After, the clinical photoprotective efficacy was tested on the skin of ten volunteers. The FT content found in the dried extract was 141.11 ± 3.38 mg GAE.g-1 and flavonoids 3.01 ± 0.14 mg QE.g-1. The antioxidant potential of the methanolic solutions with extracts and photoprotectors at the concentration of 1 mg.ml-1 in dry weight and at pH 5 and 7 were around: 707 µmol TE.g-1 and 520 µmol TE.g-1, respectively. This means a drop of about 26.45% of the antioxidant capacity of the extract when incorporated into the formulation. Mass spectrometry identified nineteen phenolic substances, among them procyanidins dimers and trimmers, di-hydroflavonol, flavonols and anthocyanin. The results showed a synergistic effect between the UV filters and the herbal extract in the SPF and the antagonistic effect with the variance of the irradiation time in the SPF responses, antioxidant activity, critical wavelength, UVA protection, UVB protection and UVA/UVB ratio. The best efficiency-response combination was detected in the D formulation with an in vitro SPF increase of about 210%. Safety tests did not induce any adverse reaction. The clinical efficiency of D photoprotection was 21% (10.20 - 12.30) higher than the C formulation, demonstrating high efficiency in UVA protection. Thus, C and D were considered safe for topical use and D statistically superior in both UVA and UVB protection to the only combined sample of filters. Therefore, grape pomace is a promising multifunctional sustainable ingredient qualified to be used in sunscreen industry.

Polymer-based photovoltaics have the potential to contribute to boosting photovoltaic energy conversion overall. Besides allowing large-area inexpensive processing, polymeric materials have the added benefit of opening new market applications for photovoltaics due to their low-weight and interesting mechanical properties. The energy conversion efficiency values of polymer photovoltaics have reached new record values over the past years. It is however crucial that stability issues are addressed together with efficiency optimization. Understanding fundamental materials aspects is key in both areas. In the work presented in this thesis, the morphology of polymer:fullerene films and its influence on device performance was studied, as well as the effect of light exposure on the surface of fullerene films. Several polyfluorene copolymers were used for the morphology studies, where the effects of changing spin-coating solvent and of side chain engineering were investigated with dynamic secondary ion mass spectrometry (dSIMS) and near-edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS) spectroscopy. Polymer-enriched surfaces were found in all blend films, even in the cases with homogeneous distributions in the bulk. Side chain engineering of the polymer led to gradual changes in the compositional variations perpendicular to the surface, and to slight variations in the photocurrent. The electronic structure of the fullerene derivative PCBM was studied in detail and the spectroscopic fingerprint of the materials was analysed by comparison with theoretically simulated spectra. Photo-stability studies done in air showed that the surface of fullerene films underwent severe damages at the molecular level, which is evident from changes in the valence band and X-ray absorption spectra. These changes were explained by transitions from sp2-type to sp3 hybridization of the carbon atoms in the cage that resulted in the destruction of the fullerene cage.

Neste trabalho, foram desenvolvidos e validados métodos qualitativos e quantitativos para o controle de qualidade de cefpiroma, antibiótico β-lactâmico de amplo espectro utilizado, principalmente, no tratamento de infecções graves e episódios febris em pacientes com neutropenia, na forma farmacêutica pó para solução injetável. A substância química de referência utilizada nas análises foi caracterizada por espectrofotometria no infravermelho e por espectroscopia de ressonância magnética nuclear. A análise qualitativa foi realizada por cromatografia em camada delgada, determinação da faixa de fusão, espectrofotometria nas regiões do ultravioleta e do infravermelho e cromatografia líquida de alta eficiência, possibilitando a identificação da amostra. A determinação quantitativa foi realizada através dos métodos: espectrofotometria no ultravioleta, cromatografia líquida de alta eficiência e ensaio microbiológico pelo método de difusão em ágar – cilindros em placas, delineamento 3 x 3. Os métodos propostos foram validados segundo guias oficiais e demonstraram ser específicos, lineares, precisos e exatos. Os resultados obtidos demonstraram não haver diferença significativa entre os métodos quando comparados estatisticamente pela análise de variância (ANOVA). Outro objetivo deste trabalho foi o estudo da estabilidade da cefpiroma na forma farmacêutica reconstituída com água para injetável. Os fatores de degradação avaliados foram temperatura (40 ºC) e luz (UVC – 254 nm). Os estudos acelerados de estabilidade demonstraram que a cinética de degradação térmica e fotoquímica foi de primeira ordem. Um produto de degradação térmica foi isolado e identificado, por ressonância magnética nuclear, espectrofometria no infravermelho e espectroscopia de massa, como sulfato de 6-7-diidro-5H-ciclopenta[b]piridinium. / The aim of this study was the development and validation of analytical methods to the determination of cefpirome in powder for injectable preparation and the stability study of the drug after reconstitution of the pharmaceutical dosage form with injectable water. Cefpirome is a fourth-generation cephalosporin active against a broad spectrum of gram-negative and gram-positive bacterial infections and its principal indication is in the treatment of patients’ septic shock or several sepsis. The substance used as reference standard in the analysis was characterized by infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance. The qualitative analysis was performed by thin layer chromatography, melting range determination, infrared and ultraviolet spectroscopy and high performance liquid chromatography, allowing the identification of samples. The quantitative determination was performed by ultraviolet spectrophotometry, high performance liquid chromatography and cylinder-plate microbiological assay (3 x 3). The proposed methods were validated following official guides and all of them demonstrated to be specific, linear, precise and accurate. The obtained results were analyzed by the ANOVA method and they are not statistically different. The degradation factors evaluated were the temperature (40 ºC) and light (UVC – 254 nm) and the accelerated stability demonstrated that the degradation kinetics from thermal and photo degradation were first-order reactions. A thermal degradation product was isolated and identified, by nuclear magnetic resonance, infrared spectroscopy and mass spectrometry, as 6-7-dihidro-5Hcyclopenta[ b]pyridinium sulfate.

Neste trabalho foram desenvolvidos ensaios para a análise qualitativa do citalopram utilizando espectrofotometria na região do ultravioleta, cromatografia em camada delgada e cromatografia líquida (CL); caracterização da SQR do citalopram por espectrometria na região do infravermelho, espectrofotometria na região do ultravioleta e determinação do ponto de fusão. Foram validados métodos para determinação quantitativa do citalopram em comprimidos por espectrofotometria no UV e CL. No método espectrofotométrico o fármaco foi dissolvido em ácido clorídrico 0,1 M e sua concentração foi avaliada em 239 nm. O sistema por CL foi conduzido isocraticamente com coluna com fase reversa C18 (250 x 4,6 mm), usando fase móvel composta de solução de trietilamina 0,3%:acetonitrila (55:45, v/v), pH 6,60, com fluxo de 1,0 ml/min e detecção em 239 nm. Não houve diferença significativa entre os métodos. Desenvolveu-se e validou-se, também, teste de dissolução do fármaco em comprimido, utilizando como meio de dissolução 900 ml de ácido clorídrico 0,1 M a 37 ± 0,5 °C, aparato 1, rotação de 50 rpm e quantificação por CL. Os métodos apresentaram especificidade, linearidade, exatidão, precisão e robustez adequadas. A comparação dos perfis de dissolução com algumas formulações disponíveis no mercado evidenciaram que os produtos não apresentam perfis de dissolução semelhante ao medicamento de referência. Desenvolveu-se método de separação enantiomérica para o citalopram utilizando-se a coluna Chiral - AGPTM® e fase móvel contendo tampão acetato de amônio 100 mM:trietilamina 4 mM, pH 5,47, fluxo de 0,8 ml/min e detecção em 239 nm. Este sistema permitiu a separação dos enantiômeros com seletividade e especificidade. A cinética de fotodegradação, utilizando a lâmpada de UV em 254 nm, para os comprimidos de citalopram em solução aquosa pH 1,85, pode ser descrita como uma reação de ordem zero. / In this work were developed analitycal methods for qualitative analysis of citalopram by ultraviolet spectrophotometry, thin layer chromatography and liquid chromatography (LC). Citalopram reference standard was characterized by infrared spectrophotometry, determination of melting point and ultraviolet spectrophotometry. Quantitative Methodologies for determination of citalopram in tablets were validated by: ultraviolet spectrophotometry and LC. In the spectrophotometry method the drug was extracted in 0.1 M hydrochloric acid and its concentration was measured at 239 nm. The LC system was operated isocratically in reverse phase C18 (250 x 4.6 mm), using a mobile phase composed of triethylamine solution 0.3%:acetonitrile (55:45, v/v), pH 6.60, at a flow rate of 1.0 ml.min-1 and detection at 239 nm. No significant difference between the results obtained by the two methods. Moreover, a method for the dissolution test of citalopram in tablets was developed and validated. Dissolution studies were conducted by basket method at 37 ± 0.5 °C in 900 ml of 0.1 M hydrochloric acid at 50 rpm and the quantification was achieved by LC. These three methods showed good specificity, linearity, accuracy, precision and robustness. The dissolution profile comparison with some available commercial formulations evidenced that the profiles were not similar to the reference product. The enantiomeric separation of citalopram was developed using a Chiral - AGPTM® column and a mobile phase composed of 100 mM ammonium acetate buffer and 4 mM triethylamine, pH 5.47, at a flow rate of 0.8 ml.min-1 and detection at 239 nm. This system showed good enantiomeric separation with selectivity and specificity. The kinetics of photodegradation under UV light at 254 nm to citalopram in water pH 1.85 solution, can be described by zero-order kinetics.