O parasita Trypanosoma cruzi (T. cruzi) é o causador da doença de Chagas e continua sendo um grave problema de saúde pública, principalmente nas regiões mais pobres da América Latina. Na busca por novas drogas terapêuticas contra T. cruzi, nós avaliamos a atividade do composto 5-hidroxi-3-metil-5-fenil-pirazolina-1-(S-benzilditiocarbazato) (H2bdtc) tanto in vitro quanto in vivo. Esta espécie foi caracterizada por análise elementar, espectroscopia UV-visível, infravermelho, RMN e espectrometria de massas. Nos experimentos biológicos, o composto H2bdtc em suspensão e/ou encapsulado em nanopartícula lipídica sólida (NLS) foi comparado com um dos medicamentos empregados atualmente, o benzonidazol (BZN). Utilizando-se o composto H2bdtc encapsulado em NLS observou-se: (a) redução de forma eficaz da parasitemia em camundongos, em concentração 100 vezes mais baixa do que aquela normalmente empregada para Benzonidazol (clinicamente aplicada a uma concentração de 400 ?mol kg-1 dia-1); (b) diminuição da inflamação e das lesões de fígado e do coração e (c) resultou em 100,0% de sobrevivência dos camundongos infectados com T. cruzi após 60 dias. Para fins de elucidação do possível mecanismo de ação do composto H2bdtc, estudo de interação com o DNA e com a albumina do soro Humano (HSA) foram realizados. Baseado nos dados relacionados à atividade tripanocida in vitro e in vivo do composto H2bdtc, este pode ser tomado como potente agente tripanocida e o estudo desenvolvido neste projeto pode concorrer ao uso de H2bdtc como possível nova droga a ser utilizada contra Doença de Chagas. / The parasite Trypanosoma cruzi causes Chagas disease, which remains a serious public health concern and continues to victimize thousands of people, primarily in the poorest regions of Latin America. In the search for new therapeutic drugs against T. cruzi, here we have evaluated both the in vitro and the in vivo activity of 5-hydroxy-3-methyl-5-phenyl-pyrazoline-1-(S-benzyldithiocarbazate) (H2bdtc). This compound was characterized by elemental analysis, UV-visible spectroscopy, infrared, NMR and mass spectrometry. Biological experiments were conducted with H2bdtc as a free compound or encapsulated into solid lipid nanoparticles; we compared the results with those achieved by using the currently employed drug, benznidazole. H2bdtc encapsulated into solid lipid nanoparticles (a) effectively reduced parasitemia in mice at concentrations 100 times lower than that normally employed for benznidazole (clinically applied at a concentration of 400 ?mol kg-1 day-1); (b) diminished inflammation and lesions of the liver and heart; and (c) resulted in 100,0% survival of mice infected with T. cruzi. Biological mechanism elucidation of H2bdtc compound was analyzed based on the interaction with DNA and Human Serum Albumin (HSA). Based on the data related to the in vitro and in vivo trypanocidal activity of H2bdtc it was taken as potent trypanocidal agent. Studies developed on this project allow concluding that H2bdtc is a possible new drug to be used against Chagas Disease.

Our goal was to develop a mucoadhesive, oral vaccination delivery platform designed to target Peyer’s patches at ileum. In order to achieve this, we prepared poly(methyl methacrylate) (PMMA) particles of various sizes using W/O/W emulsification solvent evaporation and surface polymerization methods. We then coated and employed mucoadhesive polymers into the carrier system to enhance the residence time in the targeted site. Also we developed our own in vitro mucoadhesion testing ramp as an evaluation tool. Finally, nano- and micro-structured particles were manufactured as two different oral vaccine delivery systems (Solid Lipid Nanoparticles, SLNs; and Protein Coated Microcrystals, PCMC). After the model antigen, bovine serum albumin (BSA) was loaded into the SLNs or PCMC; mucoadhesive polymers were then incorporated and formulated the mixture into pellets. The pellets were then layered with an enteric coating, which was composed of a mixture of Eudragit® FS 30 D/Eudragit® L 30 D-55 for ileum targeted delivery. The in vitro mucoadhesion test ramp was capable of investigating the mucoadhesive properties of tablets and pellets, providing a rank order for study. Most important of all, it was anticipated that this might reduce the burden of testing animals for future proposed mucoadhesive studies. Microcapsules/beads of specific size were manufactured reproducibly by solvent evaporation and surface polymerization. Although we could not specify the cut-off size at the pyloric sphincter in mice, we concluded that the cut-off size at the pyloric sphincter in rats was approximately 2.5-3 mm, which was supported by both the biodistribution data and the direct image results from scintigraphy scanning. Moreover, we found that the particle size significantly alters the gastric emptying time in both rodent models. The small microcapsules/beads were hindered in the folds of the stomach (size 50-100μm for mice and size 0.5-1 mm for rats) and emptied the slowest, followed by the large particles, then the medium particles. Finally, PCMC and SLNs we manufactured were suitable carriers for protein API, such as BSA. These particles were of fitting size for M cell uptake, which would possibly induce mucosal immune responses. Therefore, an antigen containing PCMC and SLNs might be suitable platforms for oral vaccination. / text

Pre-clinical and clinical trials suggest that pre-treatment with dexamethasone (Dex) may facilitate enhanced uptake of subsequently administered chemotherapeutic agents. To reduce the side effects associated with systemic administration of Dex, solid lipid nanoparticles (SLNs) containing dexamethasone palmitate (Dex-P) were prepared as a means of achieving tumor-targeted drug delivery. These studies were aimed at evaluating the physicochemical properties and both the physiological and storage stability of the SLNs. SLNs were prepared using nanotemplate engineering technology. Stearyl alcohol (SA) was used as the lipid phase with Brij® 78 and Polysorbate 60 as surfactants and PEG6000 monostearate as a long-chain PEGylating agent. Both formulations exhibited a small particle size, ellipsoidal shape, and low polydispersity. 1H-NMR spectroscopy confirmed that SLNs have the expected solid core and PEGylated surface. Analysis of the bulk materials indicated that a number of complex interactions are present among the SLN components, including a eutectic between SA and Brij® 78. Dex-P could be incorporated in SLNs at 10-30% w/w SA with encapsulation efficiencies >85%. A preferential interaction with the SA-Brij® 78 eutectic was identified, indicating a possible interfacial localization. For comparison, SLNs were also prepared with ascorbyl palmitate (AP) and curcumin. Higher drug loads were achieved with both palmitate-containing prodrugs than curcumin, though all appeared to align differently within the SLNs. SLNs undergo a concentration-dependent particle size growth when incubated at physiological temperature. However, they appear to remain intact with over 85% of the added Dex-P retained at 24 h in conditions mimicking human plasma. In the presence of carboxylesterase, SLNs became turbid and showed a reduction in particle size as compared to controls. This instability was shown to be a result of the hydrolysis of PEG6000 monostearate and Polysorbate 60. To enhance storage stability, a lyophilization protocol designed to minimize changes in the physicochemical properties of SLNs was developed. During a 3 month period, lyophilized SLNs stored at 4°C demonstrated the greatest stability, showing a consistent particle size and an encapsulation efficiency >80%. Overall, these results indicate that Dex-P loaded SLNs possess the physicochemical properties and stability desirable for development as a tumor-targeted drug delivery system.

Alguns decênios atrás, o advento da nanotecnologia abriu perspectivas inovadoras permitindo alcançar novos alvos. Na área farmacêutica, as nanopartículas abriram alternativas ineditas de acesso para tratar órgãos e tecidos. Dentre as diversas nanopartículas existentes, este trabalho assentou sobre as nanopartículas lípidicas sólidas porque elas permitem a utilização de substâncias naturais, que representam um interesse cada vez maior devido às suas potencialidades diversificadas e comprovadas. Assim, foram escolhidos o óleo de copaíba e a alantoína devido às suas propriedades farmacológicas. Da mesma maneira que existem vários tipos de nanopartículas, existem várias técnicas para produzi-las. Neste estudo, o método por homogeneização à alta pressão foi selecionado devido às diversas vantagens. Para validar essas opções tecnológicas e caracterizar as nanopartículas, análises morfológicas, físico-químicas e térmicas foram realizadas. O segundo propósito desta pesquisa foi a avaliação do potencial antifúngico das nanopartículas contra fungos leveduriformes e filamentosos multirresistentes, devido às diversas propriedades microbiológicas do óleo de copaíba. Consequentemente, diversos ensaios micológicos foram feitos a fim de determinar onde e como essas nanopartículas agiram sobre esses fungos. Os resultados mostraram que a produção de nanopartículas lípidicas sólidas homogêneas e estáveis físico-quimicamente foi possível. Além disso, essas nanopartículas, compostas por substâncias naturais, demonstraram atividade antifúngica contra fungos multiresistentes, fato que não ocorreu com as matérias-primas isoladas. A nanotecnologia foi fundamental e levou a desenvolver suspensões antifúngicas. / Some decades ago, the advent of nanotechnology has opened new perspectives allowing reaching new targets. In the pharmaceutical area, nanoparticles have opened new ways for treating organs and tissues. Among the various existing nanoparticles, this work was based on solid lipid nanoparticles because they permitted the use of natural substances which represent a growing interest due to their diverse and proven strengths. So, copaiba oil and allantoin were chosen. Just as there are several types of nanoparticles, there are several techniques to produce them. In this study, the method of high pressure homogenization was selected because of several advantages. To validate these technological options and characterize nanoparticles, morphological, physico-chemical and thermal analysis were performed. The second purpose of this research was to evaluate the antifungal potential of nanoparticles against multiresistant yeasts and filamentous fungi due to various microbiological properties of copaiba oil. Consequently, many mycological tests were performed to determine where and how these nanoparticles acted on these fungi. The results showed the production of homogeneous and physico-chemically stable solid lipid nanoparticles is possible and, moreover, these nanoparticles produced with natural substances demonstrated their antifungal activity against multiresistant fungi, which did not happen with isolated raw materials. The nanotechnology was fundamental and led to develop antifungal suspensions.

Alguns decênios atrás, o advento da nanotecnologia abriu perspectivas inovadoras permitindo alcançar novos alvos. Na área farmacêutica, as nanopartículas abriram alternativas ineditas de acesso para tratar órgãos e tecidos. Dentre as diversas nanopartículas existentes, este trabalho assentou sobre as nanopartículas lípidicas sólidas porque elas permitem a utilização de substâncias naturais, que representam um interesse cada vez maior devido às suas potencialidades diversificadas e comprovadas. Assim, foram escolhidos o óleo de copaíba e a alantoína devido às suas propriedades farmacológicas. Da mesma maneira que existem vários tipos de nanopartículas, existem várias técnicas para produzi-las. Neste estudo, o método por homogeneização à alta pressão foi selecionado devido às diversas vantagens. Para validar essas opções tecnológicas e caracterizar as nanopartículas, análises morfológicas, físico-químicas e térmicas foram realizadas. O segundo propósito desta pesquisa foi a avaliação do potencial antifúngico das nanopartículas contra fungos leveduriformes e filamentosos multirresistentes, devido às diversas propriedades microbiológicas do óleo de copaíba. Consequentemente, diversos ensaios micológicos foram feitos a fim de determinar onde e como essas nanopartículas agiram sobre esses fungos. Os resultados mostraram que a produção de nanopartículas lípidicas sólidas homogêneas e estáveis físico-quimicamente foi possível. Além disso, essas nanopartículas, compostas por substâncias naturais, demonstraram atividade antifúngica contra fungos multiresistentes, fato que não ocorreu com as matérias-primas isoladas. A nanotecnologia foi fundamental e levou a desenvolver suspensões antifúngicas. / Some decades ago, the advent of nanotechnology has opened new perspectives allowing reaching new targets. In the pharmaceutical area, nanoparticles have opened new ways for treating organs and tissues. Among the various existing nanoparticles, this work was based on solid lipid nanoparticles because they permitted the use of natural substances which represent a growing interest due to their diverse and proven strengths. So, copaiba oil and allantoin were chosen. Just as there are several types of nanoparticles, there are several techniques to produce them. In this study, the method of high pressure homogenization was selected because of several advantages. To validate these technological options and characterize nanoparticles, morphological, physico-chemical and thermal analysis were performed. The second purpose of this research was to evaluate the antifungal potential of nanoparticles against multiresistant yeasts and filamentous fungi due to various microbiological properties of copaiba oil. Consequently, many mycological tests were performed to determine where and how these nanoparticles acted on these fungi. The results showed the production of homogeneous and physico-chemically stable solid lipid nanoparticles is possible and, moreover, these nanoparticles produced with natural substances demonstrated their antifungal activity against multiresistant fungi, which did not happen with isolated raw materials. The nanotechnology was fundamental and led to develop antifungal suspensions.

O tratamento tópico do câncer de pele é uma estratégia promissora para aumentar a biodisponibilidade local de antineoplásicos e diminuir efeitos sistêmicos adversos. No entanto, altas concentrações do fármaco nos tumores, que acometem as camadas mais profundas da pele, são requeridas para que o tratamento seja adequado. Para promover a penetração cutânea dos antineoplásicos e atingir o tumor, sistemas de liberação nanoparticulados associados a métodos físicos, como a iontoforese, vêm sendo estudados. Nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) são sistemas carreadores explorados para a administração tópica, principalmente, de produtos cosméticos. Pouco se sabe, no entanto, sobre sua influência na penetração cutânea de fármacos e sobre os mecanismos pelos quais as NLS agem para aumentar esta penetração. A iontoforese é um método físico que aumenta a permeação cutânea de fármacos através da aplicação de uma corrente elétrica de baixa densidade. Sua influência na penetração tumoral de fármacos carreados por NLS ainda não foi explorada. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da iontoforese na penetração tumoral do antineoplásico modelo doxorrubicina (DOX) a partir de NLS catiônicas. Para tanto, NLS contendo DOX foram preparadas e caracterizadas quanto a distribuição de tamanho, potencial zeta e pH. NLS idênticas, mas marcadas com um fluoróforo lipofílico, o BODIPY FSE-8 (BOD), sintetizado especificamente para este fim, também foram obtidas e caracterizadas. Estas nanopartículas fluorescentes contendo DOX e BOD foram utilizadas para estudar, por microscopia confocal de varredura a laser, in vitro e in vivo, as vias de penetração dos compostos lipofílicos presentes nas NLS e da própria DOX. A penetração da DOX nas diferentes camadas da pele foi avaliada in vitro usando-se células de difusão vertical e pele de suíno. In vivo, a penetração do fármaco foi avaliada também no tumor e no plasma, após 1 h de aplicação passiva e iontoforética das NLS em tumores de células escamosas induzidos em camundongos imunossuprimidos. Nos estudos de microscopia observou-se que a aplicação das NLS levou a uma distribuição mais homogênea da fluorescência no estrato córneo (EC) do que a aplicação de soluções dos fluoróforos livres. A iontoforese aumentou a fluorescência de todas as amostras testadas, levando inclusive a presença de agregados fluorescentes abaixo dos folículos pilosos e a formação de regiões de transporte localizadas mais permeáveis no EC. Nos estudos quantitativos in vitro a iontoforese anódica (a partir do eletrodo positivo) das NLS-DOX levou a concentrações cerca de 39 vezes maiores de DOX na epiderme viável do que todas as outras formulações, indicando um efeito positivo da eletromigração na penetração das NLS catiônicas. Nos estudos in vivo, o aumento da quantidade de DOX acumulada na pele após a iontoforese anódica das NLS-DOX foi bem acentuado frente às outras formulações. Já a presença de fármaco no tumor, apesar de apresentar uma tendência maior de acúmulo quando a iontoforese foi aplicada, não foi estatisticamente diferente das demais formulações. No entanto, a tendência das NLS de ficarem acumuladas na pele, diminuindo a presença da DOX na circulação, foi bastante característica. Pode-se concluir, portanto, que a aplicação de NLS associadas a iontoforese apresenta alto potencial de sucesso para o tratamento tópico, localizado, de tumores cutâneos. / Topical treatment of skin cancer is a promising strategy to increase local bioavailability of antineoplastic drugs and to reduce systemic adverse effects. However, elevated concentrations of the drug in tumors presented in deep skin layers are required for the adequate treatment. To increase drug skin penetration, nanoparticles associated with physical methods, such as iontophoresis, have been studied. Solid lipid nanoparticles (SLN) are drug carrier systems developed for topical administration, especially of cosmetic products. However, almost nothing is known about their influence on the skin penetration of drugs or on the mechanisms by which they enhance drug penetration through the skin. Iontophoresis is a physical method which increases the skin permeation of drugs through the application of a low density electrical current. Its influence on tumor penetration of drugs carried by SLN has not been explored yet. Therefore, the aim of this study was to evaluate the influence of iontophoresis on the penetration of the antineoplastic model drug doxorubicin (DOX) carried by cationic SLN. To this end, SLN containing DOX were prepared and characterized according to their medium size, zeta potential and pH. Besides that, identical SLN containing a lipophilic fluorophore BODIPY FSE-8 (BOD), synthesized specifically for this study, has also been obtained and characterized. These fluorescent nanoparticles containing DOX and BOD were used to study the in vitro and in vivo penetration routes of both DOX and lipophilic compounds present in the SLN, by confocal laser scanning microscopy analysis. The penetration of DOX in the different skin layers was evaluated in vitro using vertical diffusion cells and pig skin. In vivo, the drug penetration was also measured in the tumor and plasma after 1 hour of iontophoretic and passive application of SLN on squamous cells tumors, previously induced in immunosuppressed mice. The microscopy studies showed that the application of SLN resulted in a more homogeneous distribution of fluorescence in the stratum corneum (SC) compared to the application of solutions containing free fluorophores at the same conditions. Iontophoresis increased fluorescence for all samples tested, leading yet to the presence of fluorescent aggregates below the hair follicles and the formation of localized transport regions at the SC. The in vitro quantitative studies showed that anodic iontophoresis (from the positive electrode) of SLNDOX led to about 39 times higher concentrations of DOX in viable epidermis than all the others formulations, indicating a positive effect of electromigration on the penetration of cationic SLN. In the in vivo studies, the amount of DOX accumulated in the skin after anodic iontophoresis of SLN-DOX was also well pronounced. The tendency of SLN accumulation in the skin, reducing the presence of DOX in the blood circulation, was very characteristic. Therefore, it can be concluded that the application of SLN associated with iontophoresis has a great potential for success in the topical treatment of localized skin tumors.

A Doxorrubicina (DOX) é um dos antineoplásicos mais utilizados no tratamento de tumores sólidos, como os de pele. Sua baixa penetração cutânea e instabilidade frente aos tecidos biológicos impedem, no entanto, sua aplicação tópica e localizada. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho foi direcionar e aumentar a penetração cutânea da DOX, além de protegê-la contra eventuais degradações na pele, através do desenvolvimento de nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) contendo DOX e da aplicação da iontoforese. As NLS foram obtidas pelo método da Microemulsão (ME), vertendo-as em excesso de água gelada e agitando o sistema vigorosamente. Foram obtidas NLS com cargas superficiais negativas (NLS-N) e NLS com cargas superficiais positivas (NLS-P). As NLS-N eram compostas por ácido esteárico, lecitina de soja, taurodeoxicolato de sódio e água. E as NLS-P por um derivado do colesterol e/ou ácido esteárico, poloxamer, cloreto de cetilpiridínio e água. As NLS com tamanho de partícula, polidispersividade e potencial zeta adequados para os estudos de permeação cutânea e celular foram definidas a partir de um planejamento fatorial completo (32). NLS-N e NLS-P selecionadas foram incorporadas com 8% de DOX e utilizadas nos estudos de permeação e citotoxicidade. O tamanho médio da NLS-N foi de 175 nm (PdI 0,278) e da NLS-P 278 nm (PdI 0,357). A eficiência de encapsulação foi de 90 e 61% para as NLS-N e NLS-P, respectivamente. Estudos de localização celular foram realizados e observou-se que as NLS-N permitiram a penetração da DOX tanto no citoplasma quanto no núcleo das células, assim como as NLS-P que também permitiram a penetração da DOX em um maior número de células tumorais. Estudos de estabilidade mostraram que a DOX encapsulada nas NLS foi estável a 4º C por até 48 h, sendo que as NLS liofilizadas foram estáveis por pelo menos 30 dias. Nos estudos de liberação da DOX das NLS observou-se que estas sustentaram a liberação da DOX. Porém, as NLS-P liberaram a DOX mais rapidamente do que as NLS-N, 40 e 25% em 72 horas, respectivamente. Nos estudos de permeação cutânea, observou-se que as NLS aumentaram significativamente a quantidade de DOX na solução receptora e na epiderme viável quando comparada com soluções de DOX. As NLS parecem penetrar/fundir na pele carregando o fármaco para camadas profundas da pele, diminuindo sua interação com o estrato córneo. A aplicação da corrente elétrica na dispersão de NLS aumentou a penetração das partículas na pele e, conseqüentemente, a penetração da DOX. As cargas superficiais das NLS positivas e negativas não influenciaram na sua penetração por iontoforese. Estudos de determinação do fluxo eletrosmótico com paracetamol mostraram que o principal mecanismo para a entrada das partículas na pele é o eletrosmótico e não o eletrorrepulsivo (proveniente das cargas). As NLS-P diminuíram o fluxo eletrosmótico significativamente, neutralizando as cargas negativas da pele e evidenciando a penetração das partículas neste tecido. Foram realizados estudos de citotoxicidade da DOX em diferentes formulações, em células B16F10 e em A431, e foi observado que a DOX encapsulada nas NLS-N é significativamente mais citotóxica do que as outras formulações, atingindo uma citotoxicidade de 100% quando em contato com as células de melanoma após apenas 6 h de incubação em concentrações superiores a 20 ng/mL. A aplicação de corrente elétrica em cultura de células aumentou também a penetração do fármaco nas células tumorais e, conseqüentemente, sua citotoxicidade. A indução dos tumores in vivo não se mostrou viável para o modelo de camundongos sem pêlo utilizado, porém o tratamento iontoforético demonstrou-se viável. / Doxorubicin (DOX) is one of the most used antineoplastic drug to treat solid tumors, such as skin cancer. Its low penetration into the skin and its instability in biological tissues, however, difficult topical and localized application. Within this context, the aim of this work was to increase DOX penetration into the skin, and to protect the drug against possible skin degradation, through the development of solid lipid nanoparticles (SLN) and the application of iontophoresis. The standardization and validation of two methodologies for the DOX quantification was performed: one of them using an UV/Vis spectrophotometer and the other using the HPLC. Both methods showed suitable linearity, sensibility, selectively, precision and accuracy, according to the in vigor specifications. SLN was obtained by microemulsion (ME) method spilling them into an excess of water with vigorously shaking. SLN were obtained with negative surface charge (SLN-N) and SLN with positive surface charge (SLN-P). SLN-N contained stearic acid, soy lecithin, sodium taurodeoxicolate, water and SLN-P containing compritol and / or stearic acid, poloxamer, sodium chloride, water. Particle size, polydispersity and zeta potential suitable for studies of skin permeation and cell were defined from a complete factorial design (32). The average size of the SLN-N was 175 nm (PdI 0.278) and the SLN-P 278 nm (PdI 0.357). The encapsulation efficiency was 90, and 61% for SLN-N and SLN -P, respectively. Studies of cellular location were made and showed that the SLN -N allowed the penetration of DOX in the cytoplasm and the nucleus of cells, as well as SLN -P that also allowed the penetration of DOX in a larger number of tumor cells. Encapsulated DOX in the SLN was stable at 4° C for 48 hours, and freeze-dried SLN are stable for at least 30 days. In release studies with DOX-SLN was observed that they control DOX release. However, SLN-P DOX release more quickly than SLN-N, 40 and 25% in 72 hours, respectively. In skin permeation studies, it is observed that SLN significantly increase the amount of DOX in the receiver compartment and in the epidermis. It seems that SLN penetrate / merge the skin carrying the drug to the deep skin layers, reducing its interaction with the stratum corneum. The application of an electrical current increased DOX permeation into the skin, and consequently, DOX penetration. SLN superficial charges do not influence DOX permeatation with iontophoresis. Electrosmotic flow studies showed DOX permeates into the skin mostly for eletrosmose mechanism. Cytotoxicity studies were performed with DOX in different formulations in B16F10 and A431 cells, and it was observed that DOX encapsulated in the SLN-N is significantly more cytotoxic than the other formulations, achieving 100% of cytotoxicity when in contact with the melanoma cells after 6 hours of incubation at concentrations above 20 ng/mL. The application of an electrical current in cell culture also increased the penetration of the drug in tumor cells and, consequently, its cytotoxicity. The induction of tumors in vivo was not feasible for hairless mice, but the iontophoretic treatment demonstrated to be feasible.

Orientador: Maria Helena Andrade Santana / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T20:52:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CamerinGrando_CarolinaRibeiro_M.pdf: 2059649 bytes, checksum: 2c6fb7229daa009507ccd693aa6942b8 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O mitotano, fármaco utilizado para a terapia medicamentosa do carcinoma adrenocortical, apresenta baixa solubilidade aquosa e baixa permeabilidade intestinal. Nanopartículas lipídicas sólidas (SLNs) e carreadores lipídicos nanoestruturados (NLCs) são úteis para a incorporação de fármacos com essas características. O objetivo deste trabalho foi preparar e caracterizar SLNs e NLCs encapsulando mitotano racêmico, estáveis durante a estocagem, como uma estratégia nanotecnológica para melhorar a solubilidade aquosa e permeação intestinal do mitotano. As SLNs foram compostas do lipídeo cetil palmitato e as NLCs de estearato de polioxietileno (40) e triacilgliceróis de ácido cáprico/caprílico e dos tensoativos polissorbato 80 e trioleato de sorbitano. A proporção mássica entre os tensoativos que conferiu estabilidade à fase oleosa foi determinada. Para avaliar estabilidade, as SLNs e NLCs foram caracterizadas através do diâmetro médio, polidispersidade, potencial zeta. A encapsulação do mitotano foi evidenciada por calorimetria diferencial de varredura e termogravimetria, e quantificada através da eficiência encapsulação e carregamento do fármaco pela matriz lipídica. Adicionalmente, as SLNs e NLCs foram avaliadas pela retenção do mitotano em diferentes pHs in vitro e permeação intestinal ex vivo através do modelo de saco intestinal invertido. Os resultados experimentais mostraram que as composições mássicas que asseguraram a estabilidade durante 28 dias de armazenamento a 4 °C nas nanopartículas foram: cetil palmitato (10%), polissorbato 80 (2,35%) e trioleato de sorbitano (2,75%) nas SLNs. Em NLCs foi: estearato de polioxietileno (7%), triacilgliceróis (3%), polissorbato 80 (3,23%) e trioleato de sorbitano (1,76%). O diâmetro médio das SLNs isentas de fármaco foi 185,20±1,39 nm, polidispersidade 0,14 e potencial zeta -24,80±0,27 mV. Nas mesmas condições, as NLCs tiveram diâmetro médio 91,79±0,69 nm, polidispersidade de 0,27 e potencial zeta e -11,50±0,92 mV. A inclusão do mitotano aumentou o diâmetro médio das SLNs e NLCs para 187,40±0,17 nm e 94,50±0,26 nm, reduziu a polidispersidade para 0,12 e 0,22 bem como o potencial zeta -21,10±0,55 mV e -8,05±0,20 mV, respectivamente. Ambas as partículas apresentaram eficiências de encapsulação do mitotano superiores a 90%, porém o carregamento das NLCs (0,25 g mitotano /g nanopartículas) foi cinco vezes maior que as SLNs (0,05 g mitotano /g nanopartículas). O comportamento térmico evidenciou a internalização do mitotano nas partículas. Em condições de pH e tempo de residência que mimetizam o trato gastrointestinal (pHs1,2 e 6,8, 3h), foi liberado, aproximadamente, 90% e 100% do mitotano das SLNs, 30% do mitotano das NLCs, em ambos os pHs. A pH 7,4, houve total liberação do mitotano em 15 minutos das SLNs, enquanto a liberação das NLCs foi aproximadamente 50% em 24 horas. Os ensaios de permeação intestinal ex vivo mostraram que a absorção do mitotano das partículas foi maior quando comparados ao veiculado em óleo de oliva ou a partir do pó micronizado do fármaco. Estes resultados sugerem que as NLCs sejam carreadores promissores para melhorar a biodisponibilidade oral do mitotano e melhorando o tratamento do carcinoma adrenocortical / Abstract: Mitotane is used for adrenocortical carcinoma drug therapy and has low aqueous solubility and low intestinal permeability. Solid lipid nanoparticles (SLNs) and nanostructured lipid carriers (NLCs) are useful for incorporation of drugs with these characteristics. The aim of this work was to prepare and to characterize SLNs and NLCs encapsulating racemic mitotane, stable during storage as a nanotechnology strategy to improve aqueous solubility and intestinal permeability of mitotane. The SLNs were composed by cetyl palmitate and the NLCs of polyoxyethylene (40) stearate and capric/caprylic triglycerides as lipids and the surfactants polysorbate 80 and sorbitan trioleate. The weight ratio between the surfactants that conferred storage stability to the oil phase was determined. To evaluate storage stability, the SLNs and NLCs were characterized by mean diameter, polydispersity index and zeta potential. Encapsulation of mitotane was evidenced by differential scanning calorimetry and thermogravimetry, and quantified using the encapsulation efficiency and drug loading by the lipid matrix. Additionally, the SLNs and NLCs were evaluated by the retention of mitotane in vitro and ex vivo intestinal permeation by everted gut sac model. The experimental results showed that the mass compositions of the nanoparticles which ensured storage stability over 28 days of storage at 4 °C were: cetyl palmitate (10%), polysorbate 80 (2.35%) and sorbitan trioleate (2.75%) in SLNs. In NLCs was: polyoxyethylene (7%), triglycerides (3%), polysorbate 80 (3.23%) and sorbitan trioleate (1.76%). The mean diameter of the unloaded SLNs was 185.20±1.39 nm, polydispersity index 0.14 and zeta potential -24.80±0.27 mV. At the same conditions, the NLCs had mean diameter 91.79±0.69 nm, polydispersity index 0.27 and zeta potential -11.50±0.92 mV. The inclusion of mitotane increased the mean diameter of SLNs and NLCs to 187.40±0.17 nm and 94.50±0.26 nm, decreased the polydispersity index to 0.12 and 0.22 and so well the zeta potential to -21.10±0.55 mV and -8.05±0.20 mV, respectively. Both particles showed mitotane entrapment efficiencies greater than 90%, however drug loading of NLCs (0.25 g mitotane /g nanoparticles) were 5-fold higher than the SLNs (0.05 g mitotane /g nanoparticles). The thermal behavior showed internalization of mitotane in the particles. Under conditions of pH and residence time that mimic the gastrointestinal tract (pHs 1.2 to 6.8, 3h) mitotane was released approximately 90% and 100% from SLNs, 30% from NLCs at both pHs. At pH 7.4, there was a complete release of mitotane from SLNs over 15 minutes, while the release from NLCs was approximadely 50% in 12 hours. The ex vivo intestinal permeation assay showed that the absorption of mitotane by the particles were greater than dissolved in olive oil or from micronized powder. These results suggest that NLCs might be promising carriers for improving the oral bioavailability of mitotane and treatment of adrenocortical carcinoma / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestra em Engenharia Química

Submitted by Biblioteca da Faculdade de Farmácia (bff@ndc.uff.br) on 2017-03-17T17:52:19Z No. of bitstreams: 1 Cardoso, Anne Caroline Andrade [Dissertação, 2015].pdf: 2526847 bytes, checksum: cfd28220b17d8b2ff298484cd3255f92 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-17T17:52:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso, Anne Caroline Andrade [Dissertação, 2015].pdf: 2526847 bytes, checksum: cfd28220b17d8b2ff298484cd3255f92 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nanopartículas Lipídicas Sólidas (NLS) são sistemas de liberação de fármacos promissores e podem ser simplificadamente descritos como nanoemulsões em que a fase interna consiste em lipídeos no estado sólido. Esses nanossistemas podem facilmente encapsular produtos de origem natural como óleos essenciais e fixos. Tendo em vista as inúmeras propriedades farmacológicas do óleo de copaíba (Copaifera spp.), em destaque a utilização como cicatrizante de feridas, elaborou-se um planejamento experimental do tipo fatorial fracionado para o desenvolvimento de NLS contendo este óleo e avaliou-se a atividade cicatrizante in vivo. Sete formulações foram preparadas utilizando diferentes combinações das variáveis: tempo de ultrassom, amplitude da potência do ultrassom e razão entre ativo e lipídeo. A influência das mesmas para determinação da melhor formulação foi investigada frente os parâmetros de resposta: diâmetro hidrodinâmico médio de partícula (Z-ave) e conteúdo de óleo encapsulado (CO). A atividade cicatrizante foi avaliada apela aplicação da formulação (NC), por cinco dias, em lesões cutâneas na região dorsal de camundongos utilizando grupos comparativos em que foi administrada solução salina fisiológica (S), óleo mineral (OM), solução de óleo de copaíba (SCT) e NLS sem óleo (N). Somente a razão ativo/lipídeo parece ter influência sobre o CO, e embora nenhuma das variáveis estudadas tenha relação linear com o Z-ave, verificou-se que o tempo e a amplitude do ultrassom tem influência negativa e a quantidade de óleo empregado na formulação tem influência positiva sobre esse parâmetro. A melhor formulação consistiu na utilização dos maiores valores das variáveis estudadas: 50% da razão ativo/lipídeo, 10 min de tempo de ultrassom e 50% de amplitude do ultrassom, e apresentou Z-ave de 208,0 ± 2,10 nm, índice de polidispersidade (IP) de 0,315± 0,012, potencial zeta (PZ) de –14,1 ± 0,40 mV, CO de 143,31 ± 11,80 mg de óleo/g de NLS e eficiência de encapsulamento (EE) 62,10 ± 5,12%. Os espectros de infravermelho (IV), a análise térmica diferencial (ATD) e o perfil de liberação in vitro do óleo, sugerem que o mesmo foi eficazmente encapsulado sem indicar a presença de óleo adsorvido à superfície da NLS. Houve uma liberação lenta de 82,60% de óleo em 53,5 h, com a participação dos mecanismos de difusão e erosão. A formulação manteve as características físicas mencionadas após 6 meses de armazenamento à 4ºC em frasco de plástico transparente. As lesões apresentaram aumento de tamanho quando tratadas com óleo de copaíba, mas ao final do estudo, no décimo quarto dia, não houve diferença estatística entre os grupos. Dessa maneira foi possível obter uma formulação nanométrica otimizada e estável, com o menor gasto possível de recursos e tempo / Solid Lipid Nanoparticles (SLN) are promising drug release systems, and may be described in a simplified manner as nanoemulsions which the internal phase consists of lipid in a solid state. These nanosystems can easily encapsulate natural products as essential and fixed oils. Due to the numerous pharmacological properties of Copaiba oil (Copaifera spp.), with emphasis on the wound healing, a fractional factorial experimental design was elaborated for the development of SLN containing this oil, and the wound healing activity in vivo was evaluated. Seven formulations were prepared using different combinations of the variables: ultrasound time, ultrasound amplitude and oil/lipid ratio. The influence thereof were investigated in the response parameters, mean hydrodynamic particle diameter (Z-ave) and content of encapsulated oil (CO) in order to determine the best formulation. The wound healing activity was evaluated by applying the copaiba loaded SLN (NC) for five days in the dorsal cutaneous lesions in mice, using comparative groups in which were administered physiological saline solution (S), mineral oil (MO), copaiba oil solution (SCT) and unloaded SLN (N). Only the oil/lipid ratio seems to influence the CO, and although none of the studied variables showed linear relationship with the Z-ave, it was found that the time and amplitude of ultrasound has a negative influence and the amount of oil used in the formulation has positive influence on this parameter. The best formulation consisted on the highest values of the studied variables: 50% oil/lipid ratio, 10 min of ultrasound time, 50% of ultrasound amplitude and showed Z-ave of 208.0 ± 2.10 nm, polydispersity index (PI) of 0.315 ± 0.012, zeta potential (ZP) of -14.1 ± 0.40 mV, CO of 143.31 ± 11.80 mg of copaiba oil/g of SLN and entrapment efficiency (EE) of 62.10 ± 5.12% Infraredspectra (IR), differential thermal analysis (DTA) and the in vitro oil release profile, suggested that it was effectively encapsulated with no indication of adsorbed oil on the SLN surface. There was a slow release of 82.60% of oil in 53,5h, with the participation of diffusion and erosion mechanisms. The formulation maintained the physical characteristics described after 6 months of storage in a transparent plastic bottle. Lesions had size increased when treated with copaiba oil, nevertheless, at the end of the study, on the fourteenth day, there was no statistical difference between groups. Thereby, it was possible to obtain an optimized and stable nano-formulation, spending less time and resources as possible

A malária, causada por protozoários intracelulares do gênero Plasmodium, é uma das doenças tropicais mais devastadoras existentes. Mais de 3 bilhões de pessoas vivem em regiões endêmicas para a malária. Cinco espécies de Plasmodium (falciparum, vivax, ovale, malariae e knowlesi) causam doenças em humanos e a infecção com P. falciparum, o mais letal desses parasitas, resulta em mais de 1 milhão de mortes anualmente. O desenvolvimento de resistência aos fármacos antimaláricos tradicionais, leva ao uso de combinações de fármacos como a quinina (QN) e a doxiciclina (DOX). Nesse contexto, os objetivos deste trabalho foram desenvolver e caracterizar formulação de nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) contendo a associação de QN/DOX, avaliar sua eficácia em um modelo in vivo de malária berghei, determinar a sua farmacocinética e o coeficiente de partição nos eritrócitos dos fármacos livres e nanoencapsulados. A formulação de NLS contendo QN/DOX (2,0/0,2 mg/mL) foi preparada pela técnica de homogeneização a alta pressão, utilizando polissorbato 80 e Lipoid® como emulsionantes e palmitato de cetila como matriz lipídica. No estudo preliminar de estabilidade, a formulação de NLS contendo QN/DOX apresentou tamanho de partícula adequado (152,8 ± 5,26 nm), índice de polidispersão (0,173 ± 0,006), potencial zeta (-38,6 ± 1,82 mV), alto conteúdo dos fármacos (95,9% ± 0,70/ 94,1% ± 2,41) e adequada eficiência de encapsulação (94,2% ± 1,14/83,0% ± 2,52), após 21 dias de armazenamento em temperatura ambiente. Para a análise do teor um método rápido e específico de cromatografia líquida-acoplada a espectrometria de massa (LC-MS/MS) foi desenvolvido e validado para a determinação simultânea de QN e DOX nas formulações. O método por LC-MS/MS utilizou coluna Waters Sun Fire C18 (50 mm x 3,0 mm de diâmetro) e a fase móvel foi composta de acetonitrila:ácido fórmico 0,1% (75:25, v/v), no fluxo de 0,45 mL/min (split 1:3). O volume de injeção foi de 10 μL. Ratos Wistar infectados por P. berghei foram utilizados para avaliar a eficácia da formulação de NLS contendo QN/DOX utilizando diferentes regimes de dose. As doses efetivas da formulação, i.v. (75/7,5 mg/kg/dia) e oral (105/10,5 mg/kg/dia), representam uma redução de quase 30% em comparação com os fármacos livres utilizados em associação. A farmacocinética foi avaliada após a administração dos fármacos livres ou nanoencapsulados pela vias i.v. (10/1 mg/ kg) e oral (25/2,5 mg/kg) em ratos Wistar infectados. Para a quantificação das amostras de plasma dos ratos, método por LC-MS/MS foi desenvolvido e validado. A QN, a DOX e a cimetidina (padrão interno, PI) foram extraídos do plasma através de precipitação de proteínas e a fase móvel consistiu de metanol/ácido fórmico 0,1% (70:30, v/v), no fluxo de 0,5 mL / min (split 1:3). A detecção foi realizada através da ionização por electrospray positivo, no modo de monitoramento de reações múltiplas, onde foram monitoradas as transições 325,0>307,0, 445,0>428,1 e 252,8>159,0, para QN, DOX e PI, respectivamente. A análise foi realizada em 2,0 min e o método foi linear na faixa de concentração plasmática entre 5-5000 ng/mL. Nenhuma alteração significativa dos parâmetros farmacocinéticos foi observada para ambos os fármacos e vias de administração, após a nanoencapsulação. O coeficiente de partição da QN nos eritrócitos infectados por P. berghei aumentou (5,53 ± 0,28) quando a formulação de NLS contendo QN/DOX foi usada em comparação com os fármacos livres em associação (3,81± 0,23). Nenhuma alteração significativa na penetração intraeritrocitária da DOX foi observada com a nanoencapsulação. Os resultados demonstram que a nanoencapsulação da QN/DOX em NLS diminui a dose efetiva para o tratamento da malária, sendo uma alternativa interessante a ser investigada para o tratamento da malária falciparum resistente. / Malaria is one of the most devastating tropical diseases caused by intracellular protozoan parasites of the genus Plasmodium. More than 3 billion people live in malarial endemic regions. Five species of Plasmodium (falciparum, vivax, ovale, malariae and knowlesi) cause disease in humans and infection with P. falciparum, the most deadly of these parasites, results in more than 1 million deaths annually. The development of resistance to traditional antimalarial drugs leads to the use of drug combinations such as quinine (QN)/doxycycline (DOX). In this context, the aims of this work were to develop and characterize solid lipid nanoparticles (SLN) loaded with QN/ DOX, to evaluate their efficacy in an in vivo model of berghei malaria, and to determine their pharmacokinetics and erythrocyte partition coefficient compared to the non-encapsulated (free) drug association. The SLN were prepared by high pressure homogenization technique using polysorbate 80 and Lipoid® as emulsifiers and cetyl palmitate as lipid matrix. In the preliminary stability study, QN/DOX-loaded SLN (2.0/0.2 mg/mL) presented adequate particle size (152.8 ± 5.26 nm), polydispersion index (0.173 ± 0.006), zeta potential (-38.6 ± 1.82 mV), high drug content (95.9% ± 0.70/94.1% ± 2.41) and appropriate encapsulation efficiency (94.2% ± 1.14/83.0% ± 2.52) after 21 days of storage at room temperature. For the assay analysis, a fast and specific liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) method was developed and validated for the simultaneous determination of QN and DOX. The LC-MS/MS method was carried out on a Sun Fire Waters C18 column (50 mm x 3.0 mm I.D.) and the mobile phase consisted of acetonitrile:0.1% formic acid (75:25, v/v), run at a flow rate of 0.45 mL/min (split 1:3). The injection volume was 10 μL. Plasmodium berghei infected Wistar rats were used to evaluate the efficacy of QN/DOX-loaded SLN using different dosing regimens. The effective QN/DOX-loaded SLN i.v. (75/7.5 mg/kg/day) and oral (105/10.5 mg/kg/day) doses represent an almost 30% reduction compared to the free drugs in association. Plasma pharmacokinetics was evaluated after administration of free or nanoencapsulated QN/DOX by i.v. (10/1 mg/kg) and oral (25/2.5 mg/kg) routes to infected Wistar rats. For the quantification of the rat plasma samples, a fast, sensitive and specific LC-MS-MS method was developed and validated for the determination of QN and DOX. QN, DOX and cimetidine (internal standard, IS) were extracted from the plasma by protein precipitation and the mobile phase consisted of methanol/formic acid 0.1% (70:30, v/v), run at a flow rate of 0.5 mL/min (split 1:3). Detection was carried out by positive Electrospray Ionization in multiple reaction monitoring mode, monitoring the transitions 325.0>307.0, 445.0>428.1 and 252.8>159.0, for QN, DOX and IS, respectively. The analysis was carried out in 2.0 min and the method was linear in the plasma concentration range of 5-5000 ng/mL. No significant alteration of pharmacokinetic parameters was observed for both drugs and routes of dosing after nanoencapsulation. QN partition coefficient into P. berghei infected erythrocyte was increased (5.53 ± 0.28) when the QN/DOX-loaded SLN was used in comparison with the free drugs in association (3.81 ± 0.23). No significant alteration on DOX erythrocyte partition coefficient was observed. In summary, the results showed that QN/DOX nanoencapsulation into SLN allows the reduction of the effective antimalarial dose being an interesting alternative to be investigated for the treatment of falciparum resistant malaria.