Diss. (sammanfattning) Uppsala : Sveriges lantbruksuniversitet, 2004. / Härtill 4 uppsatser.

Diss. (sammanfattning) Uppsala : Sveriges lantbruksuniversitet, 2004. / Härtill 4 uppsatser.

Diss. (sammanfattning) Uppsala : Sveriges lantbruksuniversitet, 2004. / Härtill 5 uppsatser.

Resumo: Dentre os sistemas de liberação controlada de fármacos, as matrizes hidrofílicas destacam-se pela possibilidade de incorporação de grandes quantidades de fármaco, economia e facilidade de processamento e obtenção de perfis de liberação reprodutíveis. A alta amilose e a pectina são exemplos de materiais utilizados na obtenção de matrizes hidrofílicas, ou seja, aquelas que absorvem água e formam uma camada de gel, antes de se dissolverem. No entanto, durante o intumescimento pode ocorrer a ruptura das ligações que mantêm a integridade da rede polimérica, o que compromete o controle da liberação. Tal efeito pode ser evitado através da reticulação, a qual promove a introdução de ligações intercadeias permanentes, que mantêm a integridade da rede tridimensional. Recentemente, em nossos laboratórios, a alta amilose foi reticulada com trimetafosfato de sódio (TMFS), originando sistemas sólidos não compactados que prolongaram a liberação do diclofenaco por até 24h. A pectina, polissacarídeo amplamente empregado na indústria alimentícia e farmacêutica, também pode ser reticulada pelo mesmo reagente, inclusive em misturas com a alta amilose. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi obter e caracterizar misturas de alta amilose e pectina em diferentes proporções, reticuladas com TMFS em diferentes graus (diferentes condições reacionais). A caracterização foi realizada por análises de reologia, intumescimento, difratometria de raios X e análise térmica. O desempenho como sistemas de liberação controlada de fármacos foi avaliado através da determinação da liberação in vitro de nimesulida a partir de comprimidos. O conjunto de resultados mostrou que todas as amostras apresentaram um comportamento de gel covalente, além de indicar a ocorrência de mudanças estruturais na rede... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Among controlled drug delivery systems, the hydrophilic matrices stand out for the possibility of incorporating large amounts of drug, economy and ease of processing, and obtaining reproducible release profiles. High amylose and pectin are examples of materials used for preparing hydrophilic matrices, i. e., those which absorb water and build a gel layer, before dissolving. However, during the swelling the rupture of the linkages that maintain the integrity of the polymer net can occur, compromising the release control. Such effect can be avoided by means of cross-linking, which introduces permanent interchain linkages, preserving the integrity of the tridimensional net. Recently, in our laboratories, high amylose was cross-linked with sodium trimethaphosphate (STMP), leadinf the formation of non compacted solid systems, which prolonged the diclofenac release for up to 24h. Pectin, polysaccharide widely used in the food and pharmaceutical industries, can be also crosslinked by the same reagent, including in mixtures with high amylose. Thus, the objective of this work was obtaining and characterizing mixtures of high amylose and pectin in different ratios, cross-linked with STMP in different degrees (different reactional conditions). Characterization included analyses of rheology, swelling behavior, X-ray diffractometria and thermal analysis. The performance of the systems in controlling drug release was assessed by the in vitro release of nimesulide from tablets. The results set showed that all samples presented a covalent gel behavior, as well as indicated the occurrence of structural changes within the tridimensional net in both the cross-linked and non cross-linked samples. However, cross-linked samples presented characteristics of stronger gel, as well as higher degree of crystallinity and and higher thermal stability. The samples... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Raul Cesar Evangelista / Coorientador: Beatriz Stringhetti Ferreira Cury / Banca: Marco Vinicius Chaud / Banca: Ana Dóris de Castro / Mestre

Chenopodium L. is a relatively under-studied genus that includes the cultivated seed crop quinoa (Chenopodium quinoa Willd.). Quinoa is an allotetraploid (2n=4x=36, AABB genomes) that is cultivated by subsistence farmers and commercial growers in the Andean regions of South America. Approximately 60% of a quinoa seed is starch, a glucose polymer that is an important carbohydrate energy source in the human diet. Seed starch is normally comprised of amylose and amylopectin in a 1:3 ratio, but starches with different amylose:amylopectin ratios have different properties and potential uses. The accumulation of the amylose fraction of starch is controlled by a single dominant gene in quinoa, GBSSI. We report the sequencing and characterization of the GBSSI gene in 18 accessions of Chenopodium, including Andean quinoa and the related Mesoamerican chenopod grain species, C. berlandieri subsp. nuttalliae Saff. Two distinct homoeologs (GBSSIa and GBSSIb) were identified in the tetraploid accessions, and 19 different alleles were identified, including three null mutants – one in an accession of quinoa and two in a waxy landrace of C. berlandieri subsp. nuttalliae, referred to as ‘H02’. Expression analysis of the null mutants revealed that GBSSIa and GBSSIb were both strongly expressed late in quinoa and C. berlandieri subsp. nuttalliae seed development. Starch phenotyping indicated that ‘H02’ produced no amylose, likely due to its having two mutated copies of GBSSI. GBSSI sequences were used to analyze the phylogenetic relationships between quinoa and other members of the Chenopodium genus. This study and the discovery of Chenopodium GBSSI null-mutants will assist in the development of new Chenopodium crops with novel starches.

De nombreux processus sont responsables du bon fonctionnement de l’organisme vivant. Ce dernier est entre autres muni de mécanismes de défense, de nettoyage et de régulation afin de maintenir son environnement en équilibre. Lorsque l’un ou plusieurs de ces mécanismes font défaut, à un où différents niveaux, certaines pathologies cliniques peuvent subvenir. C’est le cas notamment de la maladie d’Alzheimer (MA), la cause majeure de démence à travers le monde. Elle est caractérisée par l’enchevêtrement neurofibrillaire et/ou l’accumulation de la protéine amyloïdebêta (Aβ) dans le parenchyme du cerveau. Appelée pathologie amyloïde, cette dernière est l’hypothèse de loin la plus discutée dans la littérature scientifique tentant d’expliquer la MA et présume sa cause par la défaillance d’élimination de ce peptide neurotoxique. Un autre joueur crucial dans la progression de la maladie est l’excitotoxicité glutaminergique, défini comme une excitation excessive des récepteurs neuronaux. Pouvant être induite par l’Aβ, l’excitotoxicité cause une partie de la neurodégénérescence. L’interaction entre ces deux phénomènes pourrait contribuer aux déficits cognitifs associés à la MA, tels que la perte de mémoire, les défaillances émotionnelles et les troubles comportementaux. L’étude présentée dans ce mémoire investigue les effets de la mort neuronale à la suite d’un dommage excitotoxique sur la progression de la maladie, s’attardant aux troubles cognitifs et moteurs, à la progression de la pathologie amyloïde de même que les fonctions des cellules immunitaires (monocytes et microglies). L’acide kainique (KA), un analogue conformationnel du glutamate, fut utilisé chez des souris au génotype « wild type » (WT) ou transgénique reproduisant la MA (APP/PS1swe) de par la surproduction d’Aβ. L’injection unilatérale dans le striatum cause une détérioration de la santé générale de l’animal, de même que des troubles cognitifs et comportementaux, exacerbée chez la souris APP/PS1 comparativement au groupe contrôle. Après une lésion au KA, une diminution du nombre total de monocytes chez les souris MA en comparaison aux souris WT est aussi observée, entraînant conjointement un nombre de plaques et niveaux soluble d’Aβ augmenté. Conséquemment avec la diminution des microglies, un nombre moins important de ces cellules immunitaires furent associées aux plaques. Ensemble, ces résultats suggèrent que les dommages excitotoxiques chez le modèle de souris Alzheimer déclenchent une accélération de la maladie, des déficits comportementaux et cognitifs plus importants, de même que des niveaux de la protéine toxique Aβ plus élevé. Ceci serait probablement dû à l’impact de l’excitotoxine sur le système immunitaire et particulièrement sur l’appauvrissement de la quantité de microglies et monocytes. Par conséquent, l’élimination de l’Aβ semble être affectée par les neurones en dégénérescence provoque l’aggravation de la pathologie amyloïde. / A large number of processes are responsible for the proper functioning of living organisms. These are provided among others by mechanisms for self defence, cleaning and regulation in order to maintain the environment stable. When one or more of these mechanisms are lacking, some clinical pathology can occurs. This is the case of Alzheimer’s disease (AD), the major cause of dementia worldwide. It is characterized by neurofibrillary tangles and/or the accumulation of amyloid beta (Aβ) in the brain. The amyloid pathology hypothesis is by far the most talked about in scientific literature trying to explain AD and presumed it to be caused by a defective elimination of this neurotoxic peptide. Another substantial player for disease progression is glutamate excitotoxicity, defined as over excitation of neuronal receptor. Being exarcebated by Aβ, excitotoxicity causes a part of the neurodegeneration. The interplay of these two phenomena might contribute to cognitive deficits in AD, such as memory loss, emotional failures and behavioural disorders. The study presented in this memoir investigates the effects of neuronal death following an excitotoxic insult the progression of the illness, focusing on cognitive and motor deficits, the progression of the amyloid pathology as well as the immune cells functions (microglia and monocyte). Kainic acid (KA), a conformational analog of glutamate, was unilaterally injected in the striatum of wild type or transgenic AD mice (APP/PS1) overproducing Aβ. The injections caused a general deterioration of the health of the mice as well as behavioural and cognitive deficits that were exacerbated in APP/PS1 mice compared to their control. We observed a decrease in the total number of monocytes in AD mice, leading to an increase of the number of Aβ plaques and soluble Aβ in KA-lesioned APP/PS1 mice compared to their sham. Consistently with the decrease of microglia, a smaller number of immune cells was associated with the plaques. Taken together, these results suggest that excitotoxic insult in an AD mouse model triggers an acceleration of the disease with the behavioural and cognitive impairments as well as an increment in the levels of the toxic protein Aβ. Likely, these is due to the impact of the excitotoxin on the immune system and in particular on the decreased levels of microglial cells as well as monocytes Thus, the clearance of Aβ seems affected by dying neurones resulting in the worsening of the amyloid pathology.

L'amylose (chaîne linéaire de glucoses) est l'un des deux constituants de l'amidon, l'autre étant l'amylopectine (chaîne ramifiée de glucoses). Étant donné que l'amylose peut maintenant être créée de façon synthétique, ceci à partir d'une polymérisation enzymatique, il devient alors possible d'étudier l'amylose d'une façon très détaillée. L'amylose ainsi créée imite en quelque sorte ce que la nature fait. La structure cristalline de l'amidon est très intéressante puisqu'elle est très complexe. Trois différentes formes cristallines la constituent : A, B et V. Les formes A et B sont des doubles hélices alors que la forme V s'agence en hélice simple. C'est un peu dans l'optique de recréer ce que la nature fait, que des tentatives de lier deux unités d'amylose ont été effectuées. La liaison effectuée ressemblera ainsi à l'embranchement dans l'amidon. Donc, en variant la longueur et la nature du lien entre les deux unités d'amylose, il sera peut-être possible d'observer différentes propriétés et même d'induire une forme cristalline particulière.

L'amylose est un homopolymère quasi-linéaire d'unités glucosyles liées en α(1,4) qui, extrait de l'amidon natif, possède la propriété remarquable de former des complexes cristallins avec une grande variété de petites molécules organiques. Ces complexes sont regroupés sous le terme générique d'amylose V. Nous avons testé la capacité de 120 composés à induire la cristallisation de l'amylose à partir de solutions aqueuses diluées. La morphologie et la structure des cristaux lamellaires formés ont été caractérisés par microscopie électronique en transmission ainsi que par diffraction des électrons et des rayons X. Les données révèlent que les structures de ces complexes peuvent être classées en 10 familles dont 5 sont décrites pour la première fois. Des spectres de résonnance magnétique nucléaire du solide du 13C montrent clairement que l'hélicité de l'amylose V est corrélée à la résonnance du carbone C1 qui se déplace vers les champs faibles lorsque le nombre d'unités glucosyles par tour augmente. Des modèles géométriques préliminaires ont été proposés pour tous les allomorphes, la structure de cristaux de V1-butanol ayant été analysée en détail en combinant des calculs de conformation et d'énergie d'empilement avec un affinement de structure de polymère cristallin classique. Tous les allomorphes contiennent des simples hélices d'amylose d'ordre 6, 7 ou 8 et les molécules invitées peuvent être localisées dans ces hélices, entre elles ou les deux. Chaque type d'allomorphe peut être obtenu avec différents complexants et la conformation de l'hélice d'amylose dépend de la taille du complexant. De plus, un ligand donné est susceptible d'induire la formation de plusieurs allomorphes. Le polymorphisme cristallin de l'amylose serait donc une caractéristique plus générale que ce qui avait été rapporté auparavant. La propension au polymorphisme dépend non seulement de la nature du complexant mais aussi des conditions de cristallisation. Le degré de polymérisation de l'amylose, sa concentration et celle du complexant, la température de mélange ou de cristallisation et la composition du solvant ont un impact significatif sur la formation de cristaux et la structure de l'amylose V. Par ailleurs, nous avons utilisé des complexes avec l'ibuprofène comme modèle afin d'évaluer le potentiel de l'amylose V comme système de délivrance de principes actifs. Différentes fractions d'ibuprofène, probablement corrélées aux positions possibles de la molécule dans le cristal, sont sélectivement relarguées en variant le pH du milieu de dissolution. Puisque le relargage intervient principalement à pH élevé, ces complexes d'inclusion sont donc potentiellement intéressants pour cibler une libération intestinale et pourraient donc améliorer l'effet thérapeutiques de l'ibuprofène. / Amylose, a mostly linear homopolymer of α(1,4)-linked glucosyl units extracted from native starch, has the remarkable property to form "V-amylose" crystalline complexes with a variety of small organic molecules. We have tested the ability of 120 compounds to induce the crystallization of amylose from dilute aqueous solutions. The morphology and structure of the resulting lamellar crystals were characterized by transmission electron microscopy as well as electron and X ray diffraction. The data revealed that the structures of the complexes could be classified into 10 families, 5 of which were described for the first time. In addition, 13C solid-state nuclear magnetic resonance spectra clearly showed that the helicity of V-amylose was correlated with the resonance of carbon C1 that was shifted downfield with increasing number of glucosyl units per turn. Tentative geometrical models were proposed for all allomorphs and the structure of V1-butanol was analyzed in more details by combining conformational and packing energy calculations with classical crystalline polymer structure refinement. All allomorphs contained 6-, 7- or 8-fold amylose single helices and the guest molecules could be located inside these helices, in-between, or both. Each allomorph could be obtained with different complexing agents and the helical conformation was found to depend on the size of the complexing agent. In addition, a given ligand could induce the formation of several allomorphs, suggesting that the polymorphism of V-amylose crystals is a more general characteristic than what was previously reported. The propensity for polymorphism is not only related to the nature of the complexing agent but also to the crystallization conditions. The degree of polymerization of amylose, its concentration and that of the complexing agent, the temperature of mixing and crystallization, and the solvent composition have a significant impact on the formation and crystal structure of V-amylose. In addition, crystalline complexes prepared with ibuprofen were used as a model to evaluate the potential of V-amylose as a delivery system of bioactive molecules. Different fractions of ibuprofen, likely correlated with the different locations of the guest in the crystal, were selectively released by varying the pH of the dissolution medium. Since the release mainly occurred at high pH, these inclusion complexes appear to be potentially interesting for intestinal targeting and would thus improve the therapeutic effect of ibuprofen.

L'impact de traitements hydrodrothermiques complémentaires au procédé classique de fabrication des pâtes alimentaires a été étudié afin de définir les relations "procédé / structure / propriétés". Des pâtes 100% blé dur, éventuellement enrichies en protéines, monoglycérides et amylose, ont été produites, puis traitées à la vapeur selon différents couples temps-température, puis cuites de façon conventionnelle ou stérilisées. Les caractéristiques structurales des pâtes ainsi obtenues ont été étudiées à différentes échelles après chaque étape du procédé pour déterminer l'influence des opérations unitaires et de leurs paramètres. Les traitements vapeur induisent principalement une perte de la structure cristalline d'amidon natif, la formation de complexes amylose-lipides avec l'augmentation de la température et de la teneur en eau des pâtes. De plus, la réticulation du réseau protéique est accrue avec la température et la durée du traitement. Ces modifications structurales ont été synthétisées dans un digramme d'état. Toutefois, lorsque les pâtes sont chauffées en excès d'eau, le réseau protéique peut être rompu, les complexes disparaître et l'amylopectine rétrograder. La mesure des propriétés de texture de ces produits a permis d'établir les contributions respectives du mécanisme de plastification par l'eau et des différentes entités structurales présentes dans la pâte. Ces dernières renforcent mécaniquement les pâtes et l'addition des ingrédients permet ainsi d'améliorer les propriétés des produits. Un diagramme de fabrication a été proposé à partir de l'ensemble des résultats obtenus et son application à une formulation appropriée devrait permettre de répondre à l'objectif technique de ces travaux. / The impact of hydrothermal treatments in addition to those of traditional process of pasta manufacturing has been studied to define the relationship "process / structure / properties". Pasta exclusively based on durum wheat semolina and other enriched in protein, amylose and lipids, were produced and then steamed for different time-temperature values, then boiled or sterilized. The structural characteristics of pasta were studied at different scales after each step of the process to determine the influence of unit operations and their parameters. The steam treatments mostly induce a loss of the crystal structure of native starch and the formation of complexes amylose-lipids with increasing temperature and moisture content of pasta. Moreover, the protein network was enhanced by cross-linking as much as temperature and duration of treatment increased. Theses structural changes are synthesized in a states diagram. When the pasta is heated in an excess of water, the protein network can be disrupted, complexes may disappear and amylopectine retrograde. The measurement of the rheological properties of these products have helped to assign the contribution of the mechanism of plasticization by water and of the presence of these structures. These latter mechanically reinforce the pasta and the additions of various ingredients may then improve their properties. based on these overall results, a diagram of the process has been proposed and its application with an appropriate formulation could allow to meet the technical objective of this work.

Ces travaux de recherche ont porté sur l'élaboration et la compatibilisation de mélanges de matériaux biosourcés à base d'amidon plastifié et de poly (acide lactique). La transformation de l'amidon natif en amidon plastifié est réalisable par extrusion en utilisant des plastifiants. Dans notre étude, les propriétés finales de l'amidon plastifié ont été contrôlées en faisant varier les conditions du procédé (température, temps de séjour, vitesse de rotation des vis) et du matériau (nature et teneur en plastifiant). La plastification de l'amidon par l'eau, le glycérol, le sorbitol et l'acide citrique a ainsi été étudiée. Les mélanges d'amidon plastifié et le poly (acide lactique)(PLA) ont été préparés et caractérisés dans la deuxième partie du travail. Afin d'améliorer la compatibilité de ces polymères, une voie consiste à incorporer un copolymère dans le mélange.Dans ce travail, le copolymère utilisé est un copolymère (Amylose-g-PLA) constitué d'une dorsale amylose et de greffons poly (acide lactique). Une polymérisation en trois étapes a été utilisée pour la synthèse du copolymère dans le but de contrôler la taille et le nombre de greffons de PLA. Deux types de copolymère ont été préparés : le type 1 contenant un nombre élevé de greffons de faible masse molaire et le type 2 contenant un nombre limité de greffons de haute masse molaire. L'efficacité de l'addition de ces copolymères Amylose-g-PLA dans les mélanges (PLA et amidon plastifié) est étudiée dans la dernière partie de ce travail. Une comparaison entre la morphologie et les propriétés mécaniques des mélanges préparées avec ces différents copolymères révèle l'efficacité plus élevée du copolymère de type 1 / This study dealt with the development and the compatibilization of the blends of plasticized starch and polylactic acid. The transformation of native to plasticized starch is possible by extrusion in the presence of plasticizers. In this work, the final properties of plasticized starch are controlled by changing process parameters (temperature, extrusion time, screw's rotation speed) and nature and quantity of plasticizers. Plasticization of starch by water, glycerol, sorbitol and citric acid is studied. The blends of plasticized starch and poly (lactic acid) (PLA) are prepared and characterized in the second part of this work. To improve the compatibility of the blend, one way is the addition of a copolymer to the mixture to stabilize the dispersed phase in the matrix. The copolymer used in this work (Amylose-g-PLA) is constituted of amylose backbone and poly (lactic acid) (PLA) grafts. The number and the size of the grafted chains of PLA have been controlled by a three step process polymerization. Two copolymer structures have been prepared: type1, containing high numbers of low molar weight PLA grafts and type 2, lower numbers of high molar weight PLA grafts. In the final part, efficiency of these copolymers (Amylose-g-PLA) in these blends is studied. The comparison between morphology and mechanical properties of blends prepared with these copolymers, demonstrate the higher efficiency of type1 copolymer