Orientador: Leonardo Fernandes Fraceto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-26T15:38:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Campos_EstefaniaVangelieRamos_M.pdf: 7315526 bytes, checksum: e92d25c76302901307a5c47fb9437573 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O Brasil tornou-se um dos maiores consumidores de defensivos agrícolas em função do seu crescimento no cenário mundial na produção agrícola. Embora esses produtos tragam benefícios para a produção agrícola, têm sido encontrados em concentrações alarmantes nos recursos hídricos e no solo, levando a necessidade de se buscarem alternativas para a redução de seus impactos negativos no meio ambiente. O presente trabalho teve como objetivo o preparo e caracterização de nanopartículas poliméricas (NC) e lipídicas sólidas (NLS) para o carreamento conjunto dos fungicidas carbendazim (MBC) e tebuconazol (TBZ), a fim de aumentar a sua eficácia biológica, além de diminuir os processos físico-químicos de degradação que estes ativos sofrem no ambiente. Os dois sistemas carreadores preparados apresentaram alta eficiência de encapsulação para ambos os fungicidas, superior a 99 %. As NC contendo fungicidas apresentaram diâmetro médio em torno de 550 nm, índice de polidispersão inferior a 0,2 e potencial zeta de aproximadamente -17 mV. Enquanto as NLS apresentaram diâmetro médio em torno de 270 nm, índice de polidispersão superior a 0,2 desde o tempo inicial e potencial zeta de -20 mV. As nanopartículas foram capazes modificar o perfil de liberação dos fungicidas. A liberação do MBC quando associado as nanopartículas em 6 dias foi em torno de 30 % Já para o TBZ no mesmo período de tempo a liberação a partir das nanopartículas foi de 50 %. O modelo matemático que mais se ajustou a liberação do MBC de ambas as nanopartículas foi o de Higuchi. Considerando a liberação do TBZ a partir das nanopartículas o modelo de primeira ordem melhor se ajustou. Os ensaios de liberação em solo demonstrou que as nanopartículas reduzem a porcentagem de lixiviação dos fungicidas, onde para o MBC houve liberação de 17 % a partir da formulação comercial e quando associado as nanopartículas esse valor foi inferior a 5 % com um total de 10 lavagens do solo. Já para o TBZ a formulação comercial liberou 20 % e quando associado as nanopartículas foi em torno de 15 %. Ensaios de viabilidade celular demostraram que as partículas diminuem a toxicidade dos fungicidas à célula animal , sendo os valores de IC50 de 67, 89 e 81 µg/mL para a formulação comercial, NC e SLN respectivamente. Ensaios na espécie P. vulgaris evidenciaram que os fungicidas quando encapsulados causam menos impactos no desenvolvimento das plântulas. Os resultados obtidos mostraram que foi possível preparar sistemas carreadores para os fungicidas sendo, desta forma, obtidos bons sistemas carreadores com modificação no perfil de liberação e diminuição da citotoxicidade, desta forma sendo uma alternativa para o combate de pragas que acometem as culturas na agricultura / Abstract: Brazil has become a major consumer of pesticides according to their growth on the world stage in agricultural production. Although these products bring benefits to agriculture, they cause many impacts to the environment because they are found in high concentrations in soil and water resources. This work aimed to prepare and characterize nanoparticles (polymeric and solid lipid) in order to encapsulate two fungicides carbendazim and tebuconazole. This strategy aims to minimize their impacts to the environment and increase their biological effectiveness, besides of decreasing the physicochemical process of degradation of these compounds into the environment. Both carrier systems showed high encapsulation efficiency for both fungicides (higher than 99 %). The polymeric nanocapsules (NC) with fungicides showed mean diameter around 550 nm, polidispersity lower than 0.2 and zeta potential around - 17 mV. While solid lipid nanoparticles (NLS) showed mean diameter around 270 nm, polidispersity higher than 0.2 since initial time and potential zeta around - 20 mV. Nanoparticles were able to modify the release profile of fungicides. The release of the MBC when associated nanoparticles in 6 days was around 30%. For the TBZ in the same period of time the release from the nanoparticles was 50%. The mathematical model that most adjusted the release of MBC of both nanoparticles was to Higuchi. Whereas the release of the nanoparticles from the TBZ model best fit was observed by the first-order. Cell viability assays showed that particles decrease the toxicity of fungicides, which IC50 values of 67, 89 and 81 µg/mL for the commercial formulation, NC and SLN respectively. The plant assays with P. vulgaris showed that fungicides when encapsulated provoke less impact on seedling development in relation to commercial formulation. The results obtained with these formulations showed that it was possible to prepare nanoparticlescarrier systems for both fungicides in the same carrier and that the fungicide encapsulation decreased the cytotoxicity, increase fungicides effectiveness and thus being a possible alternative to control diseases that affect crops in agriculture / Mestrado / Bioquimica / Mestra em Biologia Funcional e Molecular

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O presente trabalho teve o objetivo de desenvolver uma formulação tópica contendo os filtros solares benzofenona-3 e avobenzona microencapsulados em associação com filtro solar não encapsulado octocrileno e nanoparticulas lipídicas sólidas contendo rutina (formulação completa) e avaliar a eficácia fotoquimiopreventiva dessa formulação usando biópsias de pele humana e pele reconstruída in vitro. Microparticulas lipídicas sólidas contendo grandes quantidades de filtros solares, benzofenona-3 e avobenzona foram obtidas pela técnica do spray congealing com propriedades adequadas para aplicação tópica. Além disso, o processo de microencapsulação foi capaz de diminuir a penetração de benzofenona-3 na pele, aumentar a estabilidade da avobenzona frente à radiação ultravioleta A e a capacidade fotoprotetora desses filtros microencapsulados em formulações tópicas quando expostos a radiação ultravioleta. Nanopartículas lipídicas sólidas contendo o flavonóide rutina foram produzidas pelo processo de homogeneização a alta pressão e suas condições foram otimizadas pelo método da desejabilidade rendendo nanopartículas lipídicas sólidas com tamanho médio de 74,22 ±2,77 nm, índice de polispersividade de 0,161±0,03 e eficiência de encapsulação de 98,90 ±0,25 %. Em adição, as nanopartículas mostraram serem capazes de proteger a viabilidade celular de fibroblastos de ratos L929 irradiados com radiação ultravioleta A e B. Para a eficácia fotoquimiopreventiva a formulação completa foi capaz de evitar/diminuir a formação de células apoptóticas, caspase-3, dímeros de ciclobutanodipirimidina, metaloproteinases e peroxidação lipídica em pele humana e pele reconstruída expostos a UVB. O processo tecnológico de microencapsulação e nanoencapsulação dos ativos avaliados mostrou ser eficaz, não comprometendo as propriedades de fotoproteção dos filtros solares e rutina, apresentando resultados similares ou melhores do que as formulações contendo os ativos na forma livre. Portanto, o desenvolvimento de formulações contendo ativos microencapsulados e nanoencapsulados é uma alternativa interessante para o emprego em produtos comerciais para proteção solar, por diminuir as características indesejáveis como penetração e instabilidade, melhorando as propriedades fotoprotetoras e evitando a necessidade de desenvolver novos compostos com propriedades fotoprotetoras. / This study aimed the pharmaceutical development of a topical formulation containing an association of microencapsulated sunscreens benzophenone-3 and avobenzone, free sunscreen octocrylene and rutin flavonol solid lipid nanoparticles (complete formulation). This formulation was assessed for photochemoprotective ability using human skin obtained surgically and reconstructed human skin. Solid lipid microparticles containing large amounts of sunscreens benzophenone-3 and avobenzone were obtained by the spray congealing technique under conditions that allowed the manufacture of microparticles with suitable properties for topical application. The microencapsulation conditions were also able to reduce the penetration of benzophenone-3 through the skin, enhanced the stability of avobenzone against the ultraviolet radiation (UVR) and increased the photoprotective ability of both filters in topical formulations exposed to UVR. Solid lipid nanoparticles containing rutin were produced by the high pressure homogenization process whose conditions were optimized using the desirability method, yielding nanoparticles with size of 74.22 ± 2.77 nm, polispersivity index of 0.161 ± 0.03 and encapsulation efficiency of 98.90 ± 0.25%. In addition, the nanoparticles were able to avoid the death of L929 mice fibroblasts exposed to UVR A and B. For the photochemopreventive ability studies, the complete formulation was able to reduce/avoid the induction of apoptotic cells, caspase-3, CPDs, metalloproteinases and lipid peroxides in human skin obtained surgically and reconstructed human skin in vitro exposed to UVB.Thus, the micro and nanoencapsulation solved some intrinsic problems related to sunscreens and rutin without, however, compromising their photohemoprotective ability, since the results showed similar or better efficacy when compared to the formulations containing actives in free form. Therefore, the development of formulations containing microencapsulated and nanoencapsulated compounds is an interesting alternative for employment in commercial products for sun protection by decreasing the undesirable characteristics, such as penetration and instability, improving the photoprotective properties and avoiding the need to develop new compounds with photoprotective characteristics.

Made available in DSpace on 2017-07-21T14:13:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Clarissa Elize.pdf: 4457240 bytes, checksum: d8f2520757eb456c2ae4c01f7a1f0343 (MD5) Previous issue date: 2015-12-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Skin wounds are interruptions of the normal physiological and anatomical structure of the skin causing damage by loss of barrier function becoming the organism exposed to various types of substances and microorganisms. A fast healing of the wound is essential to avoid the risk of infections and other complications. The aim of this work was to the development of lipid nanoparticles, as solid lipid nanoparticles and lipid-core polymeric nanoparticles containing halcinonide to modulate the inflammatory phase of wound healing, reducing pain, discomfort, edema, exudates and to reduced the drug toxicity. To this end, nanoparticles were obtained and characterized for particle size, physicochemical properties, stability, encapsulation efficiency, scanning electron microscopy by field emission, x-ray diffraction, spectroscopy in the infrared and Raman Fourier Transform, differential scanning calorimetry, thermal gravimetric analysis, study of the in vitro skin permeation and in vivo evaluation of the inflammatory response and drug toxicity. Furthermore, a highperformance liquid chromatography method for quantification of the drug was developed and validated. Nanoparticles had an average diameter ranging from 260-500 nm, polydispersity index below 0.37, zeta potential close to -30 mV, pH between 5.3 and 6.5 and were stability after storage for 60 days. The microscopy images showed spherical shape with smooth surface. The X-ray diffraction analysis showed drug amorphization in the nanostructured systems. By infrared and Raman spectroscopy was identified the characteristic bands of main components of the formulations, indicating no chemical bonding between them. Thermal analysis revealed the melting peaks of the drug and lipids and polymer and the temperature of its degradation. Nanoparticles showed 5.0% of drug permeation in 24 hours. In vivo study showed that the pure halcinonide was toxic; producing systemic adverse effects and nanoparticles containing the drug was able to modulate the inflammation healing, avoiding the edema and exudates formation and however impairing the subsequent stages of the healing process. However, the incorporation of the halcinonide in nanoparticles was able to reduce the drug toxicity due to the control of the drug release. Regarding the samples of lipid nanoparticles, both showed similar results, wherein the lipid-core polymeric nanoparticles showed better retraction of the wound and macroscopic appearance, possibly due to the polymer control associated with the lipid in halcinonide release. / Lesões cutânea são interrupções da sua estrutura anatômica normal e fisiológica que causam danos pela perda da função barreira da pele tornando-a exposta a diversos tipos de substâncias e microrganismos. Dessa forma uma rápida cicatrização desta lesão é fundamental para evitar o risco de infecções e outras complicações. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de nanopartículas lipídicas, na forma de nanopartículas lipídicas sólidas e nanopartículas poliméricas de núcleo lipídico, para veiculação de halcinonida para modulação da fase inflamatória da cicatrização, reduzindo dor, desconforto, edema e exsudato, aliado a redução da toxicidade do fármaco. Para tanto, as nanopartículas foram obtidas e caracterizadas quanto ao tamanho de partícula, propriedades físico-químicas, estabilidade, eficiência de encapsulação do fármaco, microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo, difração de raios x, espectroscopia na região do infravermelho e Raman com Transformada de Fourier, calorimetria diferencial de varredura, análise termogravimétrica, estudo de permeação cutânea in vitro e avaliação in vivo da resposta inflamatória e da toxicidade do fármaco. Além disso, um método para quantificação do fármaco por cromatografia líquida de alta eficiência foi desenvolvido e validado. As nanopartículas apresentaram diâmetro médio variando entre 260 a 500 nm, índice de polidispersão abaixo de 0,37, potencial zeta próximo a -30 mV, pH entre 5,3 e 6,5 e apresentaram estabilidade após armazenamento de 60 dias. As imagens obtidas por microscopia revelaram formato esférico com superfície lisa. A análise de difração de raios x demonstrou a amorfização do fármaco nos sistemas nanoestruturados. Por espectroscopia na região do infravermelho e Raman puderam-se identificar as bandas características dos principais componentes das formulações, indicando que não houve ligação química entre eles. A análise térmica revelou os picos da fusão do fármaco e dos lipídeos e polímero utilizados e a temperatura da sua degradação. As nanopartículas apresentaram 5,0 % do fármaco permeado em 24 horas de estudo. O estudo in vivo revelou que a halcinonida livre foi tóxica, produzindo efeitos adversos sistêmicos e as nanopartículas contendo o fármaco foram capazes de modular a inflamação da cicatrização, evitando a formação de edema e exsudato, porém prejudicando as fases subsequentes do processo de cicatrização. No entanto, a incorporação da halcinonida nas nanopartículas foi capaz de reduzir a toxicidade do fármaco pelo controle da sua liberação. Em relação às amostras, as duas nanopartículas desenvolvidas apresentaram resultados semelhantes,sendo que as nanopartículas poliméricas de núcleo lipídico mostrou melhor retração da ferida e aspecto macroscópico, possivelmente pelo controle polimérico associado ao do lipídeo para liberação da halcinonida.

Ce travail a consisté à préparer des matériaux silicatés poreux à caractère stimuli-sensible à base de nanoparticules lipidiques solides (SLN) et de tensioactifs magnétiques. Plusieurs systèmes à base de tensioactifs ont été utilisés afin de synthétiser des matériaux silicatés à porosité contrôlée en utilisant des méthodes décrites dans la littérature ou mises au point au laboratoire. De différents caractères stimuli-sensible ont été introduits dans les matériaux silicatés poreux en fonction de système utilisé: les nanoparticules lipidiques solides (SLN) pour les matériaux sensible au pH et les tensioactifs magnétiques pour les matériaux sensible au champ magnétique. Premièrement, les matériaux à base de nanoparticules lipidiques solides (SLN) ont été utilisés pour la vectorisation d’un principe actif, la curcumine. La libération de la curcumine a été contrôlée en fonction de pH. Un revêtement sur la surface silice a été également employé pour mieux contrôler la libération de la curcumine. D’autre part, la sensibilité au champ magnétique a été introduite dans des silices mésoporeuses en utilisant des tensioactifs magnétiques. Leurs propriétés d’auto-assemblage (i.e. micelles, vésicules) ont été mise en évidence. Ainsi, la synthèse de matériaux silicatés poreux à caractère magnétique-sensible a été effectuées en utilisant ces tensioactifs. Enfin, les SLN magnétiques ont été préparés en combinant les SLN avec un tensioactif magnétique, qui ont été servi pour la synthèse de catalyseur à base de la silice méso-macroporeuse dopée en nanoparticules d’oxyde de fer / This work is to prepare stimuli-responsive porous silica materials based on solid lipid nanoparticles (SLN) and magnetic surfactants. To develop this study, several surfactants systems were used to synthesize silica materials with controlled porosity via protocols described in the literature or developed in the laboratory. Different stimuli-responsive characters were introduced in porous silica materials as a function of system used: solid lipid nanoparticles (SLN) for pH-sensitive and magnetic-sensitive surfactants for magnetic silica materials. First, the materials synthesized with solid lipid nanoparticles (SLN) were used for the delivery of an anti-carcinogenic drug, curcumin. A coating method on silica surface was also used to better control the release of curcumin. Secondly, the responsiveness to the magnetic field was introduced in silica materials using the magnetic surfactants. Their self-assembly properties (i.e. micelles, vesicles) were studied and their applications in the synthesis of magnetic porous silica materials were investigated. Finally, the magnetic solid lipid nanoparticles have been prepared by combining SLN with magnetic surfactants, which have been used for the synthesis of meso-macroporous silica catalyst encapsulating iron oxide nanoparticles.

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2014-09-09T11:45:33Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao_Lorena_Maione_Silva_Ciencias_Farmaceuticas.pdf: 516603 bytes, checksum: ec25498f249629c65bc31a3ef2bd8588 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-09T11:45:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao_Lorena_Maione_Silva_Ciencias_Farmaceuticas.pdf: 516603 bytes, checksum: ec25498f249629c65bc31a3ef2bd8588 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2012-02-28 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Genistein (GEN), isoflavone contained in soybeans, shows activity against a large number of cancers, including skin cancer. However, to be used topically it is essential the association of GEN in an appropriate formulation. The aim of this study was the development and characterization of solid lipid nanoparticles (SLN) contends genistein for topical application. A bioanalytical method was developed and validated for GEN quantification in skin layers with High Performance Liquid Chromatographer (HPLC) with UV detection. The SLN was obtained with glyceryl behenate, polysorbate 80, sorbitan trioleate and different amounts of cetylpyridinium chloride (CPC) (0.5 - 0.05%). The characteristics in terms of particle size, size distribution, zeta potential, entrapment efficiency and drug recovery were evaluated. In vitro release, passive and iontophoretic, skin permeation studies were performed. Cytotoxicity studies were carried out in melanoma cells (B16F10) with free drug and SLN with and without GEN. The analytical method was linear in the concentration range of 0.1 to 60 mg/mL. Limit of quantification was 100 ng/mL for both skin layers. Recovery of the drug ranged from 95.57 to 97.57%. The method was able to analyze the GEN without suffering interference from endogenous skin components. SLN loaded with GEN showed positive surface (+ 23 mV) and average size of 343 nm. Particles were obtained with high entrapment efficiency (93%) and drug load was 5.45%. In vitro release studies demonstrated that the release of GEN from SLN occurs in two stages with a large amount of drug released within the first six hours, followed by a slow release of the remaining drug in the lipid matrix of SLN in the following hours. When administered in the skin, during in vitro passive permeation studies, the SLN increased retention of GEN in stratum corneum and remaining skin compared with free GEN. After iontophoresis application in formulation of SLN containing GEN thirteen times more GEN was retained on stratum corneum and three times more drug was retained on remaining skin. In cellular cytotoxicity studies SLN favored the increase of interaction of drug with the cells and the cytotoxicity was concentration-dependent. Thus, GEN loaded SLN increased drug skin permeation and retention and shows to be a potential formulation for topical application. / A genisteína (GEN), isoflavona contida nos grãos da soja, apresenta atividade contra um grande número de tipos de câncer, incluindo o câncer de pele. No entanto, para ser usada topicamente é fundamental que a GEN esteja associada a uma formulação adequada. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) contendo genisteína para aplicação tópica. Para a quantificação da genisteína nas diferentes camadas da pele foi desenvolvida e validada uma metodologia bioanalítica em cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) com detecção no UV. As NLS foram obtidas com behenato de glicerila, polissorbato 80, trioleato de sorbitano e tensoativo catiônico cloreto de cetilpiridínio (CPC) em diferentes quantidades (0,5 – 0,05%). As NLS foram caracterizadas quanto ao tamanho, PdI, potencial zeta, eficiência de encapsulação e recuperação. Foram realizados estudos in vitro de liberação e permeação cutânea passiva e iontoforética. Estudos de citotoxicidade foram realizados em linhagem de melanoma (B16F10) com fármaco livre e NLS com e sem GEN. O método de quantificação do fármaco mostrou-se linear na faixa de concentração de 0,1 a 60 μg/mL. O limite de quantificação foi de 100 ng/mL para ambas as camadas da pele. A recuperação do fármaco variou entre 95,57 a 97,57%. Ainda, o método foi capaz de analisar a GEN sem sofrer interferência dos componentes endógenos da pele. As NLS carregadas com fármaco apresentaram carga superficial positiva (+ 23 mV) e tamanho médio de 343 nm. Também foram obtidas partículas com alta eficiência de encapsulação (93%) e carga de fármaco de 5,45%. Os estudos de liberação in vitro demonstraram que a liberação da GEN a partir das NLS ocorre em duas fases, com uma grande quantidade de fármaco liberada nas seis primeiras horas, seguida por uma liberação lenta do restante do fármaco da matriz lipídica das NLS nas horas seguintes. Quando administrada na pele, nos estudos de permeação passiva in vitro, as NLS aumentaram a retenção da GEN tanto no estrato córneo quanto na pele remanescente em comparação à administração da GEN livre. Após a aplicação da iontoforese na formulação de NLS contendo GEN, treze vezes mais GEN ficou retida no EC e três vezes mais fármaco ficou retido na pele remanescente. Nos estudos de citotoxicidade, as NLS favoreceram o aumento da interação do fármaco com as células e a citotoxicidade foi concentração-dependente. Deste modo, a encapsulação da GEN em NLS aumentou a permeação e retenção do fármaco na pele, demonstrando assim, potencial para aplicação tópica.

O trabalho apresentado foi realizado em duas etapas independentes e baseou-se no estudo de diferentes sistemas nanométricos para viabilizar a aplicação da ftalocianina de cloro alumínio (ClAlPc) na terapia fotodinâmica (TFD) para o tratamento do câncer de pele do tipo melanoma. O fármaco fotossensibilizante (FS) utilizado apresenta propriedades físico-químicas que lhe permitem exercer sua atividade fotodinâmica com excelência, sem a interferência do cromóforo endógeno melanina existente nas células melanocíticas. Para driblar sua elevada hidrofobicidade, ClAlPc foi encapsulada em sistemas nanométricos para administração em meio fisiológico. Inicialmente nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) foram desenvolvidas por emulsificação direta, após um estudo de elaboração do diagrama de fases. O compritol foi o lipídio sólido escolhido para compor as NLS, com diferentes concentrações de ClAlPc. Todas as formulações desenvolvidas foram devidamente caracterizadas, com tamanho médio entre 100 e 200 nm, baixa polidispersão, potencial zeta adequadamente negativo (~|30| mV), drug loading de ClAlPc entre 76-94% (com pequena redução após 24 meses) e alta eficiência de encapsulação (E.E.). A morfologia arredondada das nanopartículas foi confirmada por microscopia eletrônica de transmissão e de força atômica. A estabilidade das NLS foi de 24 meses. A avaliação da cristalinidade do lipídio revelou a integração da ClAlPc à matriz lipídica da NLS, presença de estruturas polimórficas e grau de cristalinidade adequado, sem alterações após 24 meses. Nos estudos de difusão in vitro, observou-se que ftalocianina encapsulada nas NLS acumulam-se preferencialmente na epiderme e derme do que no estrato córneo, sem traços de permeação do ativo. Foi confirmado o caráter biocompatível das NLS sobre fibroblastos NIH-3T3. A ftalocianina encapsulada nas NLS não foi tóxica na linhagem de melanoma B16-F10 na ausência de luz, porém, apresentou excelente efeito fototóxico (0,75 ?g mL-1 de ClAlPc nanoencapsulada e irradiação entre 0,5 e 2,0 J cm-2), com redução da viabilidade celular de 87%. O segundo sistema de veiculação estudado foram as vesículas cataniônicas (VesCat), que se formam espontaneamente em água com o tensoativo TriCat 12. A obtenção das vesículas contendo ClAlPc envolve uma etapa adicional, para remoção de solvente orgânico, que foi aprimorada, reduzindo o tempo de produção em 55%. As VesCat/ClAlPc obtidas mantiveram suas propriedades físico-químicas e morfologia arredondada (confirmada por microscopia eletrônica de varredura), drug loading de 47% e alta E.E. Os resultados comprovaram que a aplicação desses dois sistemas nanométricos é altamente eficiente para aplicação da TFD no tratamento do câncer de pele do tipo melanoma ou outras doenças cutâneas, apresentando características favoráveis para avanços nos estudos de fase clínica e pré-clínica. / The present work was conducted in two independent steps, which were based on the study of different nanometric systems that make feasible the application of aluminum phthalocyanine chloride (ClAlPc) in the photodynamic therapy (PDT) to the melanoma skin cancer treatment. The photosensitizer (PS) used has physical-chemical properties that allow it to perform its photodynamic activity with excellence, without the interference of the melanin, an endogenous chromophore found in melanotic cells. In order to circumvent the high PS hydrophobicity, ClAlPc was encapsulated into nanosystems to administration in physiological environment. At first, solid lipid nanoparticles (SLN) were developed by direct emulsification process after drawing up phase diagram study. The solid lipid compritol was chosen to make the SLN, produced with different ClAlPc concentrations. The developed samples were properly characterized with mean size between 100-200 nm, low polydispersity, negative zeta potential (~|30| mV), ClAlPc drug loading around 76-94% (with slight decrease after 24 months) and high encapsulation efficiency (EE). The round shape of SLN was confirmed by transmission electron microscopy and atomic force microscopy. The nanoparticles were stable for at least 24 months. The evaluation of lipid crystallinity has proved the ClAlPc integration to SLN lipid matrix, the presence of polymorphic structures and a suitable crystalline degree, without large variations after 24 months. In the in vitro diffusion studies were observed that phthalocyanine conveyed in the nanoparticles accumulates preferably in the epidermis and dermis than in the stratum corneum, without any drug permeation traits. The NLS biocompatibility was confirmed on NIH-3T3 fibroblasts. ClAlPc-loaded NLS did not exhibit toxicity on B16-F10 melanoma cell line in the dark, but it was shown their outstanding phototoxicity effect (0.75 ?g mL-1 of encapsulated ClAlPc and irradiation between 0.5 and 2.0 J cm-2) with cell viability reduction of 87%. The second drug delivery system studied were the catanionic vesicles (VesCat) that are spontaneously obtained by mixing the self-assembly surfactant TriCat 12 in water. The production of ClAlPc-loaded vesicles comprises an additional step (to remove the organic solvent) that was optimized, saving 55% of the production time. The final VesCat/ClAlPc kept their physical-chemical properties and round shape (confirmed by scanning electron microscopy), drug loading of 47% and high EE. Hence, the results have proved the great efficiency of these two nanometric systems applied in the PDT to the treatment of melanoma skin cancer and other cutaneous disease, useful features for further progress towards preclinical and clinical trials.

Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-17T19:08:32Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_DarianeJornadaClerici.pdf: 1054628 bytes, checksum: 65a3b3fabb34be04965b9a0f42d8c8a9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-17T19:08:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_DarianeJornadaClerici.pdf: 1054628 bytes, checksum: 65a3b3fabb34be04965b9a0f42d8c8a9 (MD5) Previous issue date: 2017-03-24 / Termites represent a serious threat to the environment, to the agriculture and to the urban environment. Its control is done mainly by the use of chemical pesticides which, alt-hough effective, can cause serious damages to the environment and human beings. An alterna-tive to the use of these pesticides are natural products, such as essential oils with insecticidal action. Although effective, essential oils are unstable, not much soluble in water and degrade by the action of light, oxygen and even moderate temperatures. Thus, the nanostructure of essential oils could solve these problems and make sure they are effective. In this context, the objective of this work was to evaluate for the first time the effects of nanostructures of essen-tial oils on subterranean termites (Coptotermes gestroi). The nanoemulsions of Cymbopogon flexuosus and Eucalyptus globulus presented mean particle diameter of 94.9 and 79.8nm re-spectively, while the mean diameter of the solid lipid nanoparticles of Melaleuca alternifolia was 148.2nm. The value of PDI in all nanostructures was less than 0.3; zeta potential between -8.6 and -8.8 and pH between 4.0 and 5.9. The repellency test revealed that among the nanostructures tested, the solid lipid nanoparticles of M. alternifolia had the highest repellent index (71.6%). Regarding the termite bioassay, there was no significant difference among any of the groups tested in relation to wood consumption. When we evaluated the mortality of the termite mortality, there was a significant difference between control group (wood without treatment) and the wood treated with the solid lipid nanoparticles of M. alternifolia. In the scale of the American Association of Protection to Wood, the rate of the control group was 4 (very severe attack) and of the group treated by the nanoparticles was 9 (light attack). The present study showed that the nanostructure of essential oils with potential insecticidal action may represent a promising tool in fighting termites. / Os cupins representam uma grave ameaça para o meio ambiente, agricultura e meio urbano. Seu controle é realizado principalmente pelo emprego de pesticidas químicos, que apesar de eficazes, podem causar sérios danos ao meio ambiente e seres humanos. Uma alter-nativa ao uso desses pesticidas são os produtos naturais, como por exemplo, os óleos essenci-ais com ação inseticida. Apesar de eficazes, os óleos essenciais são instáveis, pouco solúveis em água e degradam-se pela ação da luz, oxigênio e até mesmo temperaturas moderadas. As-sim, a nanoestruturação de óleos essenciais poderia contornar esses problemas e garantir sua eficácia. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar pela primeira vez, os efei-tos de nanoestruturas de óleos essenciais em cupins subterrâneos (Coptotermes gestroi). As nanoemulsões de Cymbopogon flexuosus e Eucalyptus globulus apresentaram diâmetro médio de partícula de 94,9 e 79,8nm respectivamente, enquanto que o diâmetro médio das nanopar-tículas lipídicas sólidas de Melaleuca alternifolia foi de 148,2nm. O valor de IPD em todas as nanoestruturas foi menor que 0,3; potencial zeta entre -8,6 e -8,8 e pH entre 4,0 e 5,9. O teste de repelência revelou que dentre as nanoestruturas testadas, as nanopartículas lipídicas sólidas de M. alternifolia obtiveram o índice repelente mais alto (71,6%). Em relação ao bioensaio com cupins, não houve diferença significativa entre nenhum dos grupos testados em relação ao consumo da madeira. Quando avaliada a mortalidade dos cupins, ocorreu diferença signifi-cativa entre grupo controle (madeira sem tratamento) e a madeira tratada com as nanopartícu-las lipídicas sólidas de M. alternifolia. Na escala da Associação Americana de Proteção à Ma-deira a taxa do grupo controle foi 4 (ataque muito severo) e do grupo tratado pelas nanopartí-culas foi 9 (ataque leve). O presente estudo mostrou que a nanoestruturação de óleos essenci-ais com potencial ação inseticida pode representar uma promissora ferramenta no combate aos cupins.

O trabalho apresentado foi realizado em duas etapas independentes e baseou-se no estudo de diferentes sistemas nanométricos para viabilizar a aplicação da ftalocianina de cloro alumínio (ClAlPc) na terapia fotodinâmica (TFD) para o tratamento do câncer de pele do tipo melanoma. O fármaco fotossensibilizante (FS) utilizado apresenta propriedades físico-químicas que lhe permitem exercer sua atividade fotodinâmica com excelência, sem a interferência do cromóforo endógeno melanina existente nas células melanocíticas. Para driblar sua elevada hidrofobicidade, ClAlPc foi encapsulada em sistemas nanométricos para administração em meio fisiológico. Inicialmente nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) foram desenvolvidas por emulsificação direta, após um estudo de elaboração do diagrama de fases. O compritol foi o lipídio sólido escolhido para compor as NLS, com diferentes concentrações de ClAlPc. Todas as formulações desenvolvidas foram devidamente caracterizadas, com tamanho médio entre 100 e 200 nm, baixa polidispersão, potencial zeta adequadamente negativo (~|30| mV), drug loading de ClAlPc entre 76-94% (com pequena redução após 24 meses) e alta eficiência de encapsulação (E.E.). A morfologia arredondada das nanopartículas foi confirmada por microscopia eletrônica de transmissão e de força atômica. A estabilidade das NLS foi de 24 meses. A avaliação da cristalinidade do lipídio revelou a integração da ClAlPc à matriz lipídica da NLS, presença de estruturas polimórficas e grau de cristalinidade adequado, sem alterações após 24 meses. Nos estudos de difusão in vitro, observou-se que ftalocianina encapsulada nas NLS acumulam-se preferencialmente na epiderme e derme do que no estrato córneo, sem traços de permeação do ativo. Foi confirmado o caráter biocompatível das NLS sobre fibroblastos NIH-3T3. A ftalocianina encapsulada nas NLS não foi tóxica na linhagem de melanoma B16-F10 na ausência de luz, porém, apresentou excelente efeito fototóxico (0,75 ?g mL-1 de ClAlPc nanoencapsulada e irradiação entre 0,5 e 2,0 J cm-2), com redução da viabilidade celular de 87%. O segundo sistema de veiculação estudado foram as vesículas cataniônicas (VesCat), que se formam espontaneamente em água com o tensoativo TriCat 12. A obtenção das vesículas contendo ClAlPc envolve uma etapa adicional, para remoção de solvente orgânico, que foi aprimorada, reduzindo o tempo de produção em 55%. As VesCat/ClAlPc obtidas mantiveram suas propriedades físico-químicas e morfologia arredondada (confirmada por microscopia eletrônica de varredura), drug loading de 47% e alta E.E. Os resultados comprovaram que a aplicação desses dois sistemas nanométricos é altamente eficiente para aplicação da TFD no tratamento do câncer de pele do tipo melanoma ou outras doenças cutâneas, apresentando características favoráveis para avanços nos estudos de fase clínica e pré-clínica. / The present work was conducted in two independent steps, which were based on the study of different nanometric systems that make feasible the application of aluminum phthalocyanine chloride (ClAlPc) in the photodynamic therapy (PDT) to the melanoma skin cancer treatment. The photosensitizer (PS) used has physical-chemical properties that allow it to perform its photodynamic activity with excellence, without the interference of the melanin, an endogenous chromophore found in melanotic cells. In order to circumvent the high PS hydrophobicity, ClAlPc was encapsulated into nanosystems to administration in physiological environment. At first, solid lipid nanoparticles (SLN) were developed by direct emulsification process after drawing up phase diagram study. The solid lipid compritol was chosen to make the SLN, produced with different ClAlPc concentrations. The developed samples were properly characterized with mean size between 100-200 nm, low polydispersity, negative zeta potential (~|30| mV), ClAlPc drug loading around 76-94% (with slight decrease after 24 months) and high encapsulation efficiency (EE). The round shape of SLN was confirmed by transmission electron microscopy and atomic force microscopy. The nanoparticles were stable for at least 24 months. The evaluation of lipid crystallinity has proved the ClAlPc integration to SLN lipid matrix, the presence of polymorphic structures and a suitable crystalline degree, without large variations after 24 months. In the in vitro diffusion studies were observed that phthalocyanine conveyed in the nanoparticles accumulates preferably in the epidermis and dermis than in the stratum corneum, without any drug permeation traits. The NLS biocompatibility was confirmed on NIH-3T3 fibroblasts. ClAlPc-loaded NLS did not exhibit toxicity on B16-F10 melanoma cell line in the dark, but it was shown their outstanding phototoxicity effect (0.75 ?g mL-1 of encapsulated ClAlPc and irradiation between 0.5 and 2.0 J cm-2) with cell viability reduction of 87%. The second drug delivery system studied were the catanionic vesicles (VesCat) that are spontaneously obtained by mixing the self-assembly surfactant TriCat 12 in water. The production of ClAlPc-loaded vesicles comprises an additional step (to remove the organic solvent) that was optimized, saving 55% of the production time. The final VesCat/ClAlPc kept their physical-chemical properties and round shape (confirmed by scanning electron microscopy), drug loading of 47% and high EE. Hence, the results have proved the great efficiency of these two nanometric systems applied in the PDT to the treatment of melanoma skin cancer and other cutaneous disease, useful features for further progress towards preclinical and clinical trials.

O presente trabalho teve o objetivo de desenvolver uma formulação tópica contendo os filtros solares benzofenona-3 e avobenzona microencapsulados em associação com filtro solar não encapsulado octocrileno e nanoparticulas lipídicas sólidas contendo rutina (formulação completa) e avaliar a eficácia fotoquimiopreventiva dessa formulação usando biópsias de pele humana e pele reconstruída in vitro. Microparticulas lipídicas sólidas contendo grandes quantidades de filtros solares, benzofenona-3 e avobenzona foram obtidas pela técnica do spray congealing com propriedades adequadas para aplicação tópica. Além disso, o processo de microencapsulação foi capaz de diminuir a penetração de benzofenona-3 na pele, aumentar a estabilidade da avobenzona frente à radiação ultravioleta A e a capacidade fotoprotetora desses filtros microencapsulados em formulações tópicas quando expostos a radiação ultravioleta. Nanopartículas lipídicas sólidas contendo o flavonóide rutina foram produzidas pelo processo de homogeneização a alta pressão e suas condições foram otimizadas pelo método da desejabilidade rendendo nanopartículas lipídicas sólidas com tamanho médio de 74,22 ±2,77 nm, índice de polispersividade de 0,161±0,03 e eficiência de encapsulação de 98,90 ±0,25 %. Em adição, as nanopartículas mostraram serem capazes de proteger a viabilidade celular de fibroblastos de ratos L929 irradiados com radiação ultravioleta A e B. Para a eficácia fotoquimiopreventiva a formulação completa foi capaz de evitar/diminuir a formação de células apoptóticas, caspase-3, dímeros de ciclobutanodipirimidina, metaloproteinases e peroxidação lipídica em pele humana e pele reconstruída expostos a UVB. O processo tecnológico de microencapsulação e nanoencapsulação dos ativos avaliados mostrou ser eficaz, não comprometendo as propriedades de fotoproteção dos filtros solares e rutina, apresentando resultados similares ou melhores do que as formulações contendo os ativos na forma livre. Portanto, o desenvolvimento de formulações contendo ativos microencapsulados e nanoencapsulados é uma alternativa interessante para o emprego em produtos comerciais para proteção solar, por diminuir as características indesejáveis como penetração e instabilidade, melhorando as propriedades fotoprotetoras e evitando a necessidade de desenvolver novos compostos com propriedades fotoprotetoras. / This study aimed the pharmaceutical development of a topical formulation containing an association of microencapsulated sunscreens benzophenone-3 and avobenzone, free sunscreen octocrylene and rutin flavonol solid lipid nanoparticles (complete formulation). This formulation was assessed for photochemoprotective ability using human skin obtained surgically and reconstructed human skin. Solid lipid microparticles containing large amounts of sunscreens benzophenone-3 and avobenzone were obtained by the spray congealing technique under conditions that allowed the manufacture of microparticles with suitable properties for topical application. The microencapsulation conditions were also able to reduce the penetration of benzophenone-3 through the skin, enhanced the stability of avobenzone against the ultraviolet radiation (UVR) and increased the photoprotective ability of both filters in topical formulations exposed to UVR. Solid lipid nanoparticles containing rutin were produced by the high pressure homogenization process whose conditions were optimized using the desirability method, yielding nanoparticles with size of 74.22 ± 2.77 nm, polispersivity index of 0.161 ± 0.03 and encapsulation efficiency of 98.90 ± 0.25%. In addition, the nanoparticles were able to avoid the death of L929 mice fibroblasts exposed to UVR A and B. For the photochemopreventive ability studies, the complete formulation was able to reduce/avoid the induction of apoptotic cells, caspase-3, CPDs, metalloproteinases and lipid peroxides in human skin obtained surgically and reconstructed human skin in vitro exposed to UVB.Thus, the micro and nanoencapsulation solved some intrinsic problems related to sunscreens and rutin without, however, compromising their photohemoprotective ability, since the results showed similar or better efficacy when compared to the formulations containing actives in free form. Therefore, the development of formulations containing microencapsulated and nanoencapsulated compounds is an interesting alternative for employment in commercial products for sun protection by decreasing the undesirable characteristics, such as penetration and instability, improving the photoprotective properties and avoiding the need to develop new compounds with photoprotective characteristics.