Introdução e objetivos: As nanocápsulas, uma vez que são produzidas com polímeros, representam sistemas mucoadesivos promissores. O uso desse tipo de sistema é importante no delineamento de medicamentos que vislumbrem a membrana sublingual como via de administração, devido ao constante fluxo de saliva. Em vista disso, esse trabalho tem como objetivos: estudar o efeito da nanoestruturação em nanocápsulas de polímeros de diferentes características iônicas, quanto as suas propriedades mucoadesivas, quando veiculadas em suspensão, hidrogel ou pós, e frente a distintas superfícies mucoadesivas (discos de mucina, mucosa vaginal ou mucosa bucal); desenvolver nanocápsulas contendo carvedilol, avaliando as suas propriedades mucoadesivas e perfil de permeação do fármaco em diferentes modelos de membrana sublingual; e produzir, a partir das nanocápsulas secas, comprimidos sublinguais contendo carvedilol nanoencapsulado. Metodologia: Nanocápsulas formadas por Eudragit® RS100, Eudragit® S100 ou poly(ε-caprolactona) [PCL] foram produzidas pelo método de deposição interfacial do polímero. Suas propriedades mucoadesivas foram avaliadas empregando analisador de textura. As nanocápsulas contendo carvedilol foram produzidas pelo mesmo método citado acima, utilizando Eudragit® RS100 e a PCL. A mucoadesão dessas nanocápsulas foi avaliada quanto a sua interação com moléculas de mucina, além do efeito da sua interação com a mucosa sublingual de porco na permanência do fármaco sobre a mucosa e na sua permeação, em presença de um fluxo salivar mimetizado. O transporte de carvedilol através de uma monocamada celular de células de epitélio oral (SCC4) também foi estudado. As suspensões de nanocápsulas foram, então, secas por aspersão e as propriedades das nanocápsulas redispersas foram reavaliadas. Na última etapa, foram produzidos comprimidos sublinguais pelo método de compressão direta, a partir dos pós desenvolvidos. Resultados: A mucoadesividade dos polímeros Eudragit® RS100, Eudragit® S100 e PCL foi potencializada pela sua estruturação em nanocápsulas. Dentre as formulações analisadas, as nanocápsulas catiônicas, formadas por Eudragit® RS100, veiculadas em gel, foram as que apresentaram melhores propriedades adesivas. Além disso, o processo de secagem não interferiu na adesividade das nanocápsulas originais. Em relação a superfície utilizada, a mucina se mostrou uma superfície mais adesiva comparada as mucosas suínas. Entretanto, a mucina reproduziu as diferenças observadas entre as formulações. As nanocápsulas contendo carvedilol interagiram bem com moléculas de mucina, sendo essa interação mais intensa para as nanocápsulas catiônicas [Eudragit® RS100], que para as aniônicas [PCL]. No entanto, ambas as nanocápsulas melhoraram o contato do carvedilol com a mucosa sublingual suína, o que fez com que mais fármaco permeasse através da mucosa, na presença de um fluxo salivar mimetizado, em comparação com uma solução do fármaco. Além disso, as nanocápsulas controlaram a permeação do fármaco através de mucosa sublingual de porco, bem como através de monocamadas de células SCC4. A partir destes resultados, as suspensões de nanocápsulas foram secas por aspersão. As nanopartículas foram recuperadas após redispersão aquosa dos pós e mantiveram suas propriedades mucoadesivas e biofarmacêuticas. Na sequência, os comprimidos foram produzidos como forma farmacêutica final. A presença de nanoestruturas foi observada nos comprimidos, as quais foram liberadas após total desintegração destes em saliva artificial. Além disso, a liberação do fármaco partir dos comprimidos contendo as nanocápsulas apresentou um perfil controlado comparado aos comprimidos contendo o fármaco livre, reforçando a manutenção da estrutura supramolecular das nanocápsulas nos comprimidos. Conclusão: As nanocápsulas produzidas com Eudragit® RS100, Eudragit® S100 ou PCL apresentaram boas características mucoadesivas. As, nanocápsulas de Eudragit® RS100 e PCL também melhoraram a interação do carvedilol com a membrana sublingual de porco. Em ambos os estudos, um melhor desempenho mucoadesivo foi observado para as nanocápsulas catiônicas. Além disso, o carvedilol apresentou boa permeação através de mucosa sublingual suína e através de monocama celular de células de epitélio oral. Ainda, a secagem por aspersão das suspensões de nanocápsulas não alterou significativamente as suas propriedades. A compressão direta dos pós secos por aspersão produziu comprimidos inovadores contendo um sistema nanotecnológico mucoadesivo para administração sublingual de carvedilol, como um nanomedicamento. / Introduction and objectives: Nanocapsules may represent promissing mucoadhesive systems since they are produced with polymers. The use of these systems is very important for drug administration by the sublingual route due to the constantly salivary flux in the oral cavity. In view of this, the objectives of this study were: to study the effect of the nanostructuration in nanocapsules on the mucoadhesiveness of polymers with different charge surface and the effect of the vehicle (suspension, hydrogel, and powder) on the mucoadhesiveness of nanocapsules as well as the effect of different mucosal surfaces (mucin, vaginal mucosa, and buccal mucosa); to develop carvedilol-loaded nanocapsules and to evaluate their mucoadhesive properties and drug permeation profiles using different models of sublingual membrane; and to produce sublingual tablets using spray-dried carvedilol-loaded nanocapsules. Methods: Eudragit®RS100, Eudragit®S100 or poly(ε-caprolactone) [PCL] nanocapsules were produced by interfacial deposition of the polymer method. Their mucoadhesiveness were evaluated by tensile stress tester. Carvedilol-loaded nanocapsules were produced by the method cited above and using Eudragit® RS100 or PCL as polymers. Mucoadhesiveness of nanocapsules were studied analyzing their interaction with mucin molecules and analyzing the effect of their interaction with porcine sublingual mucosa on drug retention as well on the amount of drug permeated to the receptor fluid in the presence of simulated salivary flux. The transport of carvedilol across monolayers of oral epithelial cells (SCC4) was also evaluated. In the next step, nanocapsules suspensions were spray-dried and the properties of redispersed nanocapsules were evaluated. In the last step, sublingual tablets were produced by direct compression using the spray-dried nanocapsules. Results: Mucoadhesiveness of Eudragit® RS100, Eudragit® S100 and PCL were improved by their structuration in nanocapsules. Among the tested formulations, the cationic Eudragit® RS100 nanocapsules formulated as a hydrogel showed the best behavior. Moreover, the drying process did not interfer in the adhesiveness of original nanocapsules. Regarding the surface substrate, mucin discs were more adhesive than porcine mucosas. However, mucin was able to reproduce the differences observed between the formulations. Carvedilol-loaded nanocapsules interacted with mucin molecules and this interaction was more intense for cationic Eudragit® RS100 nanocapsules than for anionic PCL nanocapsules. However, both nanocapsules increased the amount of drug retained on porcine sublingual mucosa and improved the amount of drug permeated through mucosa, in comparison to the drug solution, in presence of a mimetic salivary flux was present. Furthermore, nanocapsules were able to control the drug permeation across porcine sublingual and through SCC4 monolayer. Subsequently, suitable powders were obtained by spray-drying. The original nanoparticles were recovered after aqueous redispersion of powders and the maintenance of their mucoadhesiveness and biopharmaceutics properties was observed. Moreover, sublingual tablets were produced as a final pharmaceutical form. The presence of nanometric particles in the tablets was observed and they were released after tablet disintegration in artififcial saliva. The drug was released by a controlled way from tablets containing nanocapsules when compared to tablets containing the non-encapsulated drug, reinforcing the maintenance of supramolecular structure of nanocapsules in the tablets. Conclusion: The Eudragit® RS100, Eudragit® S100 and PCL nanocapsules showed good mucoadhesive characteristics. Moreover, Eudragit® RS100 and PCL nanocapsules improved the carvedilol interaction with porcine sublingual mucosa. In both studies, cationic nanocapsules showed the best mucoadhesive performance. Additionally, carvedilol showed a good permeation across porcine sublingual mucosa and through oral epithelial cells monolayer. The spray-drying process did not change the properties of the original aqueous nanocapsules. Furthermore, their direct compression produced innovative tablets containing a mucoadhesive nanotechnological system for sublingual administration of carvedilol as a nanomedicine.

1 ABSTRACT The diploma thesis first describes the theory biopharmaceutical classification system, it gives a detailed summary of naproxen as the drug used at further in vitro experiments for drug delivery and a brief information about nanofiber membranes in general and their use as drug carriers is also given. Experimental section is focused to in vitro release of naproxen from electrospinning nanofiber membranes with regard to the possibility of the use of lamination. At non-laminated nanofiber membranes with three different concentrations of naproxen (5%, 15% and 30% by weight) the rates of drug release of 90 % amount were very fast, always up to 10 minutes. Total releaseable amount of naproxen was always about 65% of the total drug load in the membrane. The nanofiber membranes laminated with oleoester show always much prolonged time profiles of naproxen released. This deceleration of delivery rates did not excert any negative influence on the total amounts of drug within an therapeutically interesting period of 1 hour.

Food allergy is a potentially life-threatening disease affecting up to 10% of individuals in Western countries. Clinical reactivity to food allergens is primarily mediated by immunoglobulin (Ig) E, with symptoms ranging from mild urticaria to anaphylaxis. Currently, food allergy remains a disease without a cure. Oral immunotherapy (OIT), which involves consuming small amounts of allergen, remains an experimental treatment in Canada, although has been approved by the Food and Drug Administration (FDA) in the United States for treatment of peanut allergy. While efficacious to induce desensitization, OIT is accompanied by a significant rate of adverse effects. Sublingual immunotherapy (SLIT) is a novel route of treatment for food allergy, where small amounts of allergen are placed under the tongue and held for 2-3 minutes. In contrast to OIT, SLIT offers not only treatment efficacy but also promises an excellent safety profile. The first objective of this thesis was to first develop a SLIT regimen in murine models of food allergy where sensitization is carried out either epicutaneously or intragastrically. Secondly, we investigated the efficacy of SLIT in modulating the clinical and humoral responses in prophylactic and semi-therapeutic settings. In the prophylactic setting, where SLIT was administered prior to sensitizing allergen exposures, SLIT-treated mice were completely protected from allergic sensitization including absent production of serum ovalbumin-specific IgE. In the semi-therapeutic setting, where SLIT was administered to mice primed to develop food allergy, it produced a partial protection against food-induced clinical reactivity. This was associated with lower levels of IgE production in comparison to non-treated, allergic mice. Together, this work provides both an optimized SLIT protocol, as well as evidence on the efficacy of SLIT in the treatment of food allergy in murine models. These findings will aid future work investigating the cellular and molecular mechanisms underlying SLIT-induced protection. / Thesis / Master of Science (MSc) / Food allergy is a potentially life-threatening disease which is primarily mediated by IgE antibodies. Strict allergen avoidance and use of rescue epinephrine upon accidental allergen exposure remain the standard of care. Oral immunotherapy, where individuals ingest small amounts of allergen, is currently the experimental treatment of reference to induce clinical tolerance; however, it is accompanied by a significant rate of adverse reactions. In contrast, sublingual immunotherapy (SLIT), which is less efficacious, upholds a superior safety profile. The primary objective of this thesis was to investigate the impact of SLIT in inducing clinical and immunological changes in murine models of food allergy. We demonstrated that when administered prophylactically, SLIT prevents mice from undergoing anaphylaxis. When administered to sensitized mice in a pre-allergic state, SLIT was protective against severe clinical reactivity after challenge. In conclusion, the work presented here establishes a useful platform to investigate the mechanisms underlying SLIT-mediated protection.

Streptococcus mutans é o principal agente etiológico da cárie dental humana, uma doença infecciosa para a qual não há vacina disponível. A influência dos sistemas de transporte ABC na virulência bacteriana suporta seu uso como alvos vacinais. Em S. mutans a proteína ligadora de fosfato (PstS) influencia a expressão de fatores de virulência. A proposta deste trabalho foi caracterizar uma estratégia vacinal de mucosa anti-cárie baseada na proteína PstS como antígeno alvo. Inicialmente, a forma recombinante da proteína foi obtida em E. coli. A caracterização biofísica revelou uma estrutura secundária estável, semelhante a outras proteínas ligadoras e capaz de interagir com seu ligante. Epítopos antigênicos conservados foram identificados na proteína recombinante pela reatividade com soro anti-S. mutans. A proteína rPstS foi imunogênica por via sublingual, combinada ou não à LTK4R e anticorpos rPstS-específicos interferiram na colonização oral in vivo por S. mutans. Os resultados indicam que a proteína rPstS pode ser explorada em estratégias vacinais contra a cárie. / Streptococcus mutans is the main etiological agent of human dental caries, an infectious disease for which there is no vaccine available. The influence of ABC transport systems in bacterial virulence supports its use as vaccine targets. In S. mutans the phosphate binding protein (PstS) influences the expression of virulence traits. The purpose of this work was characterizing an anti-caries mucosal vaccine based on the PstS protein as target antigen. First, a recombinant form of the protein was obtained in E. coli. The biophysical characterization showed a stable secondary structure, similar to other binding proteins and able to interact with its ligand. Conserved antigenic epitopes were identified in the recombinant protein by reactivity with anti- S. mutans serum. The rPstS protein was immunogenic by the sublingual route in combination or not with LTK4R and rPstS-specific antibodies interfered with S. mutans oral colonization in vivo. The results indicated that the recombinant PstS protein can be exploited in vaccine strategies against dental caries.

A bactéria gram-positiva Streptococcus agalactiae do grupo B (GBS) faz parte da microbiota normal do trato geniturinário humano, sendo um organismo comensal do corpo da mulher. No entanto, em mulheres grávidas, quando há alterações na composição microbiana do canal vaginal, pode ocorrer a proliferação e a infecção pelo GBS. Este microrganismo, em sua forma patogênica oportunista, pode infectar o neonato durante o parto natural, assim como contribuir para infecções urinárias e uterinas durante a gestação. O GBS já foi identificado como um dos responsáveis pela alta taxa de mortalidade neonatal, sendo um dos principais agentes de infecção em recém-nascidos no mundo. Ele também pode ser a causa de infecções nas gestantes, levando a várias complicações, como corioamnionite, endometrite e infecções do trato urinário e do sítio cirúrgico. Pode haver comprometimento da gestação e do feto, com abortamento, morte fetal intrauterina e ruptura da membrana coriônica, levando a parto prematuro - que pode resultar em outras consequências graves. Este trabalho foi desenvolver um modelo vacinal para mucosa sublingual, utilizando o polissacarídeo capsular do Streptococcus agalactiae como antígeno, encapsulado em Nanopartículas de quitosana. Para o estudo de otimização dos parâmetros de fermentação, para aumentar a produtividade de cápsula polissacarídica (PS) presente na superfície celular, utilizou-se o Banco de Dados Kegg (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes). A adição do suplemento L-Prolina foi o que propiciou a principio, maior relação entre crescimento bacteriano e formação de cápsula polissacarídica. A purificação e extração da cápsula polissacarídica foi realizada com etapas sucessivas de ultra filtração tangencial e precipitação alcóolica dos contaminantes. As caracterizações físico-químicas: difração de raios-X (DRX), cromatografia gasosa (CGMS), ressonância magnética (NMR) e determinação de açúcares pelo método fenol-sulfúrico, foram realizadas para identificação da composição e estrutura monossacarídica de açucares. O PS isolado apresenta ramificações de fucose, manose, glicose, galactose e N-acetil-glucosamina, apresentando estrutura amorfa. A liofilização do polissacarídeo foi realizada para fins de concentração e conservação. A encapsulação do polissacarídeo acoplada quimicamente com OVA, em uma Nanopartícula de quitosana, teve como finalidade aumentar a mucoadesividade e possibilitar maior absorção do antígeno entre as células da junção epitelial das mucosas sublinguais. A partir da análise de DLS (Espalhamento dinâmico de luz), as Nanopartículas apresentaram dimensões entre 200 a 400 nm e o Potencial Zeta acima de 20. O índice de polidispersão (PDI) está dentro do esperado (abaixo de 0.3). A capacidade de encapsulamento em relação à OVA foi de 92,8% dos grupos que continham PS. O teste IgG sérica total mostrou que o grupo G2 (Nanopartícula com Polissacarídeo e Proteína acoplados) foi o que teve maior reatividade no teste de ELISA, pela Análise de Variância (ANOVA) com ferramenta de Bonferrone. O teste sIgA mostrou que o grupo G2 (Nanopartícula com Polissacarídeo e Proteína acoplados) foi o que teve maior concentração de anticorpo sIgA total. Como resultado e conclusão, o polissacarídeo capsular do Streptococcus agalactiae é um bom candidato a antígeno vacinal. / Gram-positive bacteria Streptococcus agalactiae group B (GBS) is part of the normal microbiota of the human genitourinary tract, being a commensal organism of the female body. However, in pregnant women, when there are changes in the microbial composition of the vaginal canal, GBS proliferation and infection may occur. This microorganism, in its opportunistic pathogenic form, can infect the neonate during natural childbirth, as well as contribute to urinary and uterine infections during pregnancy. The GBS has already been identified as one of the responsible for the high neonatal mortality rate, being one of the main agents of infection in newborns in the world. It can also be the cause of infections in pregnant women, leading to various complications such as chorioamnionitis, endometritis, and urinary tract and surgical site infections. There may be pregnancy and fetal impairment, with abortion, fetal intrauterine death, and rupture of the chorionic membrane, leading to premature labor - which can result in other serious consequences. This work was to develop a vaccine model for sublingual mucosa using the capsular polysaccharide of Streptococcus agalactiae as antigen, encapsulated in chitosan nano particles. For the study of optimization of the fermentation parameters, the Kegg (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) database was used to increase the productivity of polysaccharide capsule (PS) present on the cell surface. The addition of the L-Proline supplement gave rise to a higher ratio between bacterial growth and polysaccharide capsule formation. The purification and extraction of the polysaccharide capsule was performed with successive stages of tangential ultrafiltration and alcoholic precipitation of the contaminants. The physicochemical characterization of X-ray diffraction (XRD), gas chromatography (CGMS), magnetic resonance (NMR) and determination of sugars by the phenol-sulfuric method were performed to identify the composition and monosaccharide structure of sugars. The isolated PS presents branches of fucose, mannose, glucose, galactose and N-acetyl-glucosamine, presenting amorphous structure. Lyophilization of the polysaccharide was performed for concentration and conservation purposes. The encapsulation of the polysaccharide coupled chemically with OVA in a chitosan nano particle was aimed at increasing mucoadhesiveness and allowing greater absorption of the antigen between the cells of the sublingual mucosal epithelial junction. From the analysis of DLS (dynamic light scattering), the nanoparticles presented dimensions between 200 to 400 nm and the Zeta potential above 20. The polydispersity index (PDI) is within the expected range (below 0.3). The encapsulation capacity for OVA was 92.8% of the groups containing PS. The total serum IgG test showed that the G2 group (Nano particle with Polysaccharide and Protein coupled) was the one that had the highest reactivity in the ELISA test, by Analysis of Variance (ANOVA) with Bonferrone tool. The sIgA test showed that the G2 group (Nanoparticle with Polysaccharide and Protein coupled) had the highest concentration of total sIgA antibody. As a result and conclusion, the capsular polysaccharide of Streptococcus agalactiae is a good candidate for vaccine antigen.

A bactéria gram-positiva Streptococcus agalactiae do grupo B (GBS) faz parte da microbiota normal do trato geniturinário humano, sendo um organismo comensal do corpo da mulher. No entanto, em mulheres grávidas, quando há alterações na composição microbiana do canal vaginal, pode ocorrer a proliferação e a infecção pelo GBS. Este microrganismo, em sua forma patogênica oportunista, pode infectar o neonato durante o parto natural, assim como contribuir para infecções urinárias e uterinas durante a gestação. O GBS já foi identificado como um dos responsáveis pela alta taxa de mortalidade neonatal, sendo um dos principais agentes de infecção em recém-nascidos no mundo. Ele também pode ser a causa de infecções nas gestantes, levando a várias complicações, como corioamnionite, endometrite e infecções do trato urinário e do sítio cirúrgico. Pode haver comprometimento da gestação e do feto, com abortamento, morte fetal intrauterina e ruptura da membrana coriônica, levando a parto prematuro - que pode resultar em outras consequências graves. Este trabalho foi desenvolver um modelo vacinal para mucosa sublingual, utilizando o polissacarídeo capsular do Streptococcus agalactiae como antígeno, encapsulado em Nanopartículas de quitosana. Para o estudo de otimização dos parâmetros de fermentação, para aumentar a produtividade de cápsula polissacarídica (PS) presente na superfície celular, utilizou-se o Banco de Dados Kegg (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes). A adição do suplemento L-Prolina foi o que propiciou a principio, maior relação entre crescimento bacteriano e formação de cápsula polissacarídica. A purificação e extração da cápsula polissacarídica foi realizada com etapas sucessivas de ultra filtração tangencial e precipitação alcóolica dos contaminantes. As caracterizações físico-químicas: difração de raios-X (DRX), cromatografia gasosa (CGMS), ressonância magnética (NMR) e determinação de açúcares pelo método fenol-sulfúrico, foram realizadas para identificação da composição e estrutura monossacarídica de açucares. O PS isolado apresenta ramificações de fucose, manose, glicose, galactose e N-acetil-glucosamina, apresentando estrutura amorfa. A liofilização do polissacarídeo foi realizada para fins de concentração e conservação. A encapsulação do polissacarídeo acoplada quimicamente com OVA, em uma Nanopartícula de quitosana, teve como finalidade aumentar a mucoadesividade e possibilitar maior absorção do antígeno entre as células da junção epitelial das mucosas sublinguais. A partir da análise de DLS (Espalhamento dinâmico de luz), as Nanopartículas apresentaram dimensões entre 200 a 400 nm e o Potencial Zeta acima de 20. O índice de polidispersão (PDI) está dentro do esperado (abaixo de 0.3). A capacidade de encapsulamento em relação à OVA foi de 92,8% dos grupos que continham PS. O teste IgG sérica total mostrou que o grupo G2 (Nanopartícula com Polissacarídeo e Proteína acoplados) foi o que teve maior reatividade no teste de ELISA, pela Análise de Variância (ANOVA) com ferramenta de Bonferrone. O teste sIgA mostrou que o grupo G2 (Nanopartícula com Polissacarídeo e Proteína acoplados) foi o que teve maior concentração de anticorpo sIgA total. Como resultado e conclusão, o polissacarídeo capsular do Streptococcus agalactiae é um bom candidato a antígeno vacinal. / Gram-positive bacteria Streptococcus agalactiae group B (GBS) is part of the normal microbiota of the human genitourinary tract, being a commensal organism of the female body. However, in pregnant women, when there are changes in the microbial composition of the vaginal canal, GBS proliferation and infection may occur. This microorganism, in its opportunistic pathogenic form, can infect the neonate during natural childbirth, as well as contribute to urinary and uterine infections during pregnancy. The GBS has already been identified as one of the responsible for the high neonatal mortality rate, being one of the main agents of infection in newborns in the world. It can also be the cause of infections in pregnant women, leading to various complications such as chorioamnionitis, endometritis, and urinary tract and surgical site infections. There may be pregnancy and fetal impairment, with abortion, fetal intrauterine death, and rupture of the chorionic membrane, leading to premature labor - which can result in other serious consequences. This work was to develop a vaccine model for sublingual mucosa using the capsular polysaccharide of Streptococcus agalactiae as antigen, encapsulated in chitosan nano particles. For the study of optimization of the fermentation parameters, the Kegg (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) database was used to increase the productivity of polysaccharide capsule (PS) present on the cell surface. The addition of the L-Proline supplement gave rise to a higher ratio between bacterial growth and polysaccharide capsule formation. The purification and extraction of the polysaccharide capsule was performed with successive stages of tangential ultrafiltration and alcoholic precipitation of the contaminants. The physicochemical characterization of X-ray diffraction (XRD), gas chromatography (CGMS), magnetic resonance (NMR) and determination of sugars by the phenol-sulfuric method were performed to identify the composition and monosaccharide structure of sugars. The isolated PS presents branches of fucose, mannose, glucose, galactose and N-acetyl-glucosamine, presenting amorphous structure. Lyophilization of the polysaccharide was performed for concentration and conservation purposes. The encapsulation of the polysaccharide coupled chemically with OVA in a chitosan nano particle was aimed at increasing mucoadhesiveness and allowing greater absorption of the antigen between the cells of the sublingual mucosal epithelial junction. From the analysis of DLS (dynamic light scattering), the nanoparticles presented dimensions between 200 to 400 nm and the Zeta potential above 20. The polydispersity index (PDI) is within the expected range (below 0.3). The encapsulation capacity for OVA was 92.8% of the groups containing PS. The total serum IgG test showed that the G2 group (Nano particle with Polysaccharide and Protein coupled) was the one that had the highest reactivity in the ELISA test, by Analysis of Variance (ANOVA) with Bonferrone tool. The sIgA test showed that the G2 group (Nanoparticle with Polysaccharide and Protein coupled) had the highest concentration of total sIgA antibody. As a result and conclusion, the capsular polysaccharide of Streptococcus agalactiae is a good candidate for vaccine antigen.

Le virus de la grippe infecte les muqueuses du tractus respiratoire. Un vaccin intranasal induit une réponse immunitaire proche de celle faisant suite à une infection naturelle en bloquant le virus directement sur le site de l'infection et permet une vaccination sans aiguille. Par ailleurs, les vaccins à base de pseudo-particules virales ou Virus-like Particles (VLP) produites sur cellules représentent une alternative intéressante au vaccin classique produit sur oeufs. Les VLP sont des particules non-réplicatives qui ressemblent au virus et qui peuvent être immunogènes même sans adjuvant, en particulier par voie intranasale. Au cours de ma thèse, une plateforme de production de VLP grippales composées d'hémagglutinine, de neuraminidase et de protéine de matrice M1 a été développée par transfection transitoire des cellules de mammifères. Des immunisations de souris BALB/c ont montré que les VLP de type A et B, purifiées et caractérisées, étaient immunogènes à de faibles doses par voie intramusculaire. L'administration par voie intranasale de VLP avec la sous-unité B de la toxine cholérique, comme adjuvant muqueux, a permis d'obtenir des taux d'anticorps sériques comparables à ceux obtenus par immunisation en intramusculaire mais également une forte réponse IgA au niveau des muqueuses. Par ailleurs, le rendement des VLP s'est révélé souche-dépendant et lié aux protéines HA et NA à la surface de la particule. Pour contourner ce problème, un vaccin quadrivalent composé de deux VLP bivalentes exprimant chacune deux HA et NA différentes à la surface a été produit montrant ainsi la flexibilité de cette plateforme / The influenza virus infects the mucous membranes of the respiratory tract. An intranasal vaccine induces an immune response close to the one induced by the natural infection by blocking the virus directly at the site of infection and allows needle-free vaccination. In addition, vaccines based on Virus-like Particles (VLP) produced in cells represent an interesting alternative to the traditional egg-based vaccine. VLPs are non-replicative particles that mimic the virus. Studies on influenza VLPs have shown protection by the intranasal route without adding an adjuvant. During my thesis, a platform for the production of influenza VLPs composed of the hemagglutinin, the neuraminidase and the M1 matrix proteins was developed by transient transfection of mammalian cells. Immunizations of BALB/c mice showed that the purified and characterized type A and B VLPs were immunogenic at low doses by the intramuscular route. The intranasal administration of VLPs with the B subunit of cholera toxin as a mucosal adjuvant resulted in serum antibody levels comparable to those obtained by intramuscular immunization but also a strong IgA response in the mucosal secretions. In addition, VLP yield was found to be strain-dependent and linked to the HA and NA proteins on the surface of the particle. To overcome this problem, a quadrivalent vaccine based on two bivalent VLPs each expressing two different HAs and NAs at the surface was produced, demonstrating the flexibility of this platform

Streptococcus mutans é o principal agente etiológico da cárie dental humana, uma doença infecciosa para a qual não há vacina disponível. A influência dos sistemas de transporte ABC na virulência bacteriana suporta seu uso como alvos vacinais. Em S. mutans a proteína ligadora de fosfato (PstS) influencia a expressão de fatores de virulência. A proposta deste trabalho foi caracterizar uma estratégia vacinal de mucosa anti-cárie baseada na proteína PstS como antígeno alvo. Inicialmente, a forma recombinante da proteína foi obtida em E. coli. A caracterização biofísica revelou uma estrutura secundária estável, semelhante a outras proteínas ligadoras e capaz de interagir com seu ligante. Epítopos antigênicos conservados foram identificados na proteína recombinante pela reatividade com soro anti-S. mutans. A proteína rPstS foi imunogênica por via sublingual, combinada ou não à LTK4R e anticorpos rPstS-específicos interferiram na colonização oral in vivo por S. mutans. Os resultados indicam que a proteína rPstS pode ser explorada em estratégias vacinais contra a cárie. / Streptococcus mutans is the main etiological agent of human dental caries, an infectious disease for which there is no vaccine available. The influence of ABC transport systems in bacterial virulence supports its use as vaccine targets. In S. mutans the phosphate binding protein (PstS) influences the expression of virulence traits. The purpose of this work was characterizing an anti-caries mucosal vaccine based on the PstS protein as target antigen. First, a recombinant form of the protein was obtained in E. coli. The biophysical characterization showed a stable secondary structure, similar to other binding proteins and able to interact with its ligand. Conserved antigenic epitopes were identified in the recombinant protein by reactivity with anti- S. mutans serum. The rPstS protein was immunogenic by the sublingual route in combination or not with LTK4R and rPstS-specific antibodies interfered with S. mutans oral colonization in vivo. The results indicated that the recombinant PstS protein can be exploited in vaccine strategies against dental caries.

This study aimed to evaluate the clinical efficacy and systemic/mucosal antibody response changes after sublingual immunotherapy (SLIT) using Dermatophagoides pteronyssinus (Dpt) allergens with or without bacterial extracts in mite-allergic children. One-hundred and two patients presenting allergic rhinitis with or without asthma were selected for a randomized double-blind, placebo-controlled trial and distributed into three groups: DPT (Dpt allergen extract, n=34), DPT+MRB (Dpt allergen plus mixed respiratory bacterial extracts, n=36), and Placebo (n=32). Clinical evaluation and immunological analyses were carried out before and after 12 and 18 months of treatment, including rhinitis/asthma symptom and medication scores, skin prick test (SPT) to Dpt extract, and measurements of Dpt, Der p 1, Der p 2 specific IgE, IgG4, and IgG1 in serum and specific IgA in saliva and nasal lavage fluid. Clinical results showed a significant decline in rhinitis/asthma symptom scores in all groups, but medication use decreased only in DPT group after 12 months. SPT results showed no significant changes and SLIT was generally safe, with no severe systemic reactions. SLIT using Dpt allergen alone induced increased serum IgG4 levels to Dpt, Der p 1 and Der p 2, and increased serum IgG1 and salivary IgA levels to Dpt and Der p 1. SLIT using DPT+MRB was able to decrease IgE levels to Der p 2, to increase salivary IgA levels to Der p 1, but had no changes on specific IgG4 and IgG1 levels. In conclusion, clinical improvement was observed both in the SLIT group and the control, but only active SLIT was able to modulate the mucosal/systemic antibody responses. These findings support the role of specific serum IgG4 and IgG1, in addition to salivary IgA, as probable blocking antibodies or biomarkers of tolerance that may be useful for monitoring the allergen specific immunotherapy. / Este estudo teve como objetivo avaliar a eficácia clínica e alterações da resposta de anticorpos sistêmicos e de mucosa após a imunoterapia sublingual (SLIT), utilizando alérgenos de Dermatophagoides pteronyssinus (Dpt), com ou sem extratos bacterianos em crianças alérgicas a ácaros. Cento e dois pacientes com rinite alérgica com ou sem asma foram selecionados para um estudo randomizado duplocego, controlado por placebo e distribuídos em três grupos: DPT (extrato alergênico de Dpt, n=34), DPT+MRB (extrato alergênico de Dpt associado com extrato de bactérias mistas do trato respiratório, n=36), e Placebo (n=32). Avaliação clínica e análises imunológicas foram realizadas antes do tratamento e após 12 e 18 meses, incluindo a pontuação de escores de sintomas e medicamentos de rinite/asma, teste cutâneo (SPT) ao extrato Dpt, e medidas de anticorpos específicos IgE, IgG4 e IgG1 para Dpt, Der p 1, Der p 2 no soro e IgA específicos na saliva e no lavado nasal. Os resultados clínicos mostraram uma redução significativa nos escores de sintomas de rinite/asma em todos os grupos, mas o uso de medicamentos diminuiu apenas no grupo DPT após 12 meses. Resultados de SPT não mostraram mudanças significativas e SLIT foi geralmente segura, sem reação sistêmica grave. SLIT usando somente alérgeno Dpt induziu aumento dos níveis de IgG4 para Dpt, Der p 1 e Der p 2 no soro, e aumentou os níveis de IgG1 no soro e salivares de IgA para Dpt e Der p 1. SLIT usando DPT+MRB foi capaz de diminuir os níveis de IgE para Der p 2, aumentar os níveis salivares de IgA para Der p 1, mas não tiveram alterações nos níveis de anticorpos específicos de IgG4 e IgG1. Em conclusão, foi observado melhora clínica tanto no grupo da SLIT como do controle, porém somente na SLIT com alérgeno foi capaz de modular as respostas de anticorpos sistêmicos e de mucosa. Estes achados reforçam o papel de anticorpos IgG4 e IgG1 séricos específicos, além de IgA salivar, como prováveis anticorpos bloqueadores ou biomarcadores de tolerância que podem ser úteis para monitoramento da imunoterapia alérgeno-específica. / Doutor em Imunologia e Parasitologia Aplicadas

A prevalência de doenças alérgicas incluindo asma e dermatite atópica aumentou nos últimos anos. A asma é uma doença crônica caracterizada por hiper-responsividade das vias aéreas e limitação variável ao fluxo aéreo, reversível espontaneamente ou com tratamento. A elevada prevalência, mortalidade e custos associados tornam a doença um importante problema de saúde pública que requer atenção. A dermatite atópica (DA) é uma doença inflamatória crônica da pele, caracterizada por prurido intenso, eritema, escoriações, liquenificação na pele entre outras características. A DA causa profundo impacto na vida do indivíduo e da família e geralmente mostra os primeiros sintomas durante a infância. Ambas as doenças podem ser associadas a sensibilização a alérgenos. Nosso grupo mostrou que entre pacientes com rinite e/ou asma alérgicos a barata a tropomiosina da barata Periplaneta americana é um alérgeno principal. Em invertebrados, a tropomiosina induz resposta IgE e reatividade cruzada entre invertebrados incluindo ácaros, barata, camarão e parasitas. No presente estudo, produzimos tropomiosina recombinante de barata (alérgeno Per a 7) com elevado grau de pureza e com quantidades mínimas de endotoxina. Em modelo experimental de asma em camundongos, com sensibilização e desencadeamento com Per a 7 recombinante, houve aumento do número de células totais, e de eosinófilos, neutrófilos e linfócitos no lavado broncoalveolar. Alérgeno Per a 7 recombinante foi também utilizado em ELISA quimérico para investigar a resposta IgE a este alérgeno em 112 pacientes com dermatite atópica. A idade dos pacientes variou de 3 a 67 anos com média de 24,9 (± 15,4) anos, com 75 indivíduos do sexo feminino (67%). Nos 112 pacientes, o SCORAD apresentou média de 43,1 (± 18,1) e foram relatadas asma e rinite em 42 e 85 indivíduos, respectivamente. Níveis de IgE total apresentaram ampla variação, de 14,2 a 63.000 UI/mL, com média geométrica de 2.193 UI/mL. A idade de início dos sintomas e o tempo de doença apresentaram médias, respectivamente, de 9,5 (± 12,9) e 15,4 (± 12,3) anos. Trinta pacientes (26,8%) apresentaram níveis detectáveis de IgE para Per a 7 recombinante, com variação de 2,3 a 3.191 UI/mL. A razão de IgE específica para Per a7/IgE total nestes pacientes variou de 0,03% a 33,8%. Dividindo os pacientes em sensibilizados e não sensibilizados ao alérgeno de barata, observamos que não houve diferença significante entre os grupos com relação à idade de início dos sintomas, tempo de doença, SCORAD, presença de rinite ou asma e níveis de IgE total. Nossos resultados mostraram que o alérgeno Per a 7 recombinante induziu resposta inflamatória com caraterísticas semelhante à observada em humanos, em modelo experimental de asma em camundongos. Frequência menor de reatividade IgE ao alérgeno Per a 7 foi observada entre pacientes com dermatite atópica em nosso meio, quando comparada à observada previamente em pacientes com asma e/ou rinite. Não houve associação entre a presença de sensibilização IgE ao alérgeno Per a 7 e a gravidade da dermatite atópica, presença de asma ou rinite, idade de início e tempo de doença, e níveis de IgE total. Entretanto, a investigação do perfil de sensibilização IgE tem importância ao se considerar o uso de imunoterapia alérgenoespecífica em pacientes com dermatite atópica. / The prevalence of allergic diseases has increased in recent years, including asthma and atopic dermatitis. Asthma is a chronic disease resulting from airway hyperresponsiveness and variable airflow limitation, reversible spontaneously or with treatment. The high prevalence, mortality, and associated costs make the disease an important public health problem which requires attention. Atopic dermatitis (AD) is a chronic inflammatory skin disease, as asthma has high prevalence, and it is characterized by intense itching, erythema, excoriations, lichenification in the skin among other characteristics. The AD causes profound impact on individual and family´s life and usually shows the first symptoms during childhood. Both diseases could be related and associated with sensitization to allergens. In the case of asthma, allergy to cockroach is well known to be related with the disease. In 1999, a Brazilian study in our group has shown that among patients with allergic rhinitis and /or asthma the tropomyosin of the American cockroach Periplaneta americana (Per a 7) is a major allergen. This protein is present in vertebrates and invertebrates, and was related to induction of IgE response and cross-reactivity against among invertebrates, including mites, cockroaches, shrimp and parasites. In the present study, we produced recombinant tropomyosin from cockroach (Per a 7 allergen) with high purity and minimal amounts of endotoxin. In an experimental model of asthma in mice, with sensitization and triggering with recombinant Per a 7, there was an increase in the number of total cells, and eosinophils, neutrophils and lymphocytes in the bronchoalveolar lavage. Per a 7 allergen was also used in chimeric ELISA to investigate IgE response to this allergen in 112 patients with atopic dermatitis. Patients\' ages ranged from 3 to 67 years, mean of 24.9 (± 15.4) years, 75 female subjects (67%). In the 112 patients, a mean of SCORAD presented 43.1 (± 18.1) and asthma and rhinitis were reported in 42 and 85 individuals, respectively. Total IgE levels varied from 14.2 to 63.000 IU / mL, with a geometric mean of 2,193 IU / mL. The age at onset of symptoms and disease time presented averages, respectively, of 9.5 (± 12.9) and 15.4 (± 12.3) years. Thirty patients (26.8%) had detectable IgE recombinant Per a 7 levels, ranging from 2.3 to 3191 IU / mL. The ratio of IgA specific for Per a7 / total IgE in these patients ranged from 0.03% to 33.8%. Dividing the patients into sensitized and not sensitized to the cockroach allergen, we observed that there was no significant difference between the groups regarding the age of onset of symptoms, disease time, SCORAD, presence of rhinitis or asthma, and total IgE levels. Our results showed that recombinant Per a 7 allergen induced an inflammatory response with characteristics similar to that observed in humans in an experimental model of asthma in mice. Minor frequency reactivity of IgE Per a 7 allergen was observed among patients with atopic dermatitis in our group, when compared to that previously observed in patients with asthma and / or rhinitis. There was no association between the presence of IgE sensitization to the Per 7 allergen and the severity of atopic dermatitis, presence of asthma or rhinitis, age at onset and disease time, and total IgE levels. However, the investigation of the IgE sensitization profile is important when considering the use of allergen-specific immunotherapy in patients with atopic dermatitis