Orientador: Lívia Nordi Dovigo / Resumo: A formação de biofilmes em dentes e mucosas é considerada principal fator associado ao desenvolvimento de infecções bucais. Antimicrobianos tópicos, como a clorexidina (CLX), são utilizados para descontaminação de lesões cariosas, bolsas periodontais, e descontaminação bucal previamente a procedimentos cirúrgicos, porém podem promover efeitos adversos, além da possibilidade de promover resistência nos micro-organismos (MOs). Dessa forma, a busca por tratamentos antimicrobianos alternativos, como a Inativação Fotodinâmica (PDI) é muito relevante nas ciências odontológicas. Estudos prévios sugeriram que a curcumina (CUR) pode ser um promissor fotossensibilizador para PDI, porém existem ainda alguns aspectos que precisam ser mais bem avaliados. Assim, o presente estudo avaliou a eficácia da PDI mediada pela CUR para eliminação do biofilme dental e a existência de possíveis efeitos que essa terapia pode promover sobre algumas propriedades de materiais restauradores e superfície dental. O projeto foi dividido em três estudos consecutivos sendo que o Estudo 1 avaliou a eficácia da PDI utilizando diferentes formulações de CUR (líquida - DMSO a 10%; microemulsão eumulgin, hidrogel quitosana e microemulsão ácido oleico) sobre biofilmes mono-espécie de Streptococcus mutans (UA 159 ATCC 700610; Sm), Lactobacillus casei (ATCC 4646; Lc) e Candida albicans (ATCC 90028; Ca) formados in vitro. Previamente à realização dos tratamentos, a análise da taxa de fotodegradação das diferentes formul... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract Formation of dental biofilm is the main factor associated to development of oral infections. Although topic antimicrobials, such as chlorhexidine (CHX), have been used to decontaminate the oral surfaces, they may promote adverse effects on hard and soft tissues as well as the possibility of promoting microbial resistance. Thus, the investigation of alternative antimicrobial treatments, such the Photodynamic Inactivation (PDI), is relevant to dental sciences. Previous research suggested that the curcumin (CUR) might be a promising photosensitizer for PDI, but there are some aspects that need to be better evaluated. The aim of this study was to assess the efficacy of CUR-mediated PDI against dental biofilms and the existence of possible negative effects of PDI on the properties of composite resins and dental surface. The research was divided into 3 consecutive studies. The study 1 aimed to evaluate the PDI efficacy using different CUR formulations (liquid - DMSO (dimethylsulfoxide) at 10%; eumulgin hydrogel, chitosan hydrogel and oleic acid hydrogel) on mono-species biofilm of Streptococcus mutans (UA 159 ATCC 700610; Sm), Lactobacillus casei (ATCC 4646; Lc) and Candida albicans (ATCC 90028; Ca) formed in vitro. Prior to the execution of the treatments, the photodegradation rate of each formulation in concentrations 20, 40, 60 and 80 µM was performed and the results showed that the chitosan hydrogel (R2=0,989) and oleic acid hydrogel (R2=0,976) were able to be used in the tests, both at 80 µM. Then, cell concentration of each species was standardized in order to the grow biofilm and the following treatment groups were tested for all formulations and evaluated species: C-L- (no CUR and light; negative control), C-L+ (no CUR and with light - 18J/cm2; blue LED), C+L- (with CUR and no light) and C+L+ (with both CUR and light; PDI). Data were analyzed... (Complete abstract electronic access below) / Doutor

Orientador: Alessandra Nara de Souza Rastelli / Banca: Patrícia Petromilli Sasso Garcia / Banca: Clovis Wesley Oliveira de Souza / Resumo: O objetivo deste trabalho, dividido em dois estudos, foi avaliar: (1) a influência da terapia fotodinâmica antimicrobiana na alteração de cor da dentina utilizando azul de metileno e curcumina como fotossensibilizadores nas concentrações de 20, 40 e 60 µM e nos tempos de pré-irradiação de 2 e 5 minutos, irradiados com fonte de luz LED; e (2) a influência do mesmo tratamento antimicrobiano com os mesmos fotossensibilizadores, concentrações e tempos de pré-irradiação utilizados no estudo anterior, porém sobre alteração de cor em uma resina composta microhíbrida. No primeiro estudo foram confeccionados 130 espécimes a partir de dentes humanos extraídos, os quais foram seccionados em máquina de cortes Isomet. Após a imersão nos fotossensibilizadores, avaliou-se as alterações de cor através de um espectrofotômetro de colorimetria em quatro momentos: antes do início da imersão nas soluções dos fotossensibilizadores (L0), após imersão nos fotossensibilizadores (L1), após irradiação (L2), após 10 dias (L3), após 30 dias (L4) e após 60 dias (L5). Observou-se uma variação alta das médias de ∆E nos grupos com azul de metileno independentemente da concentração e do tempo de exposição, diminuindo a partir da leitura de 10 dias. Com os grupos com curcumina, houve uma variação inicial sem diferença significativa do controle, mantendo-se próxima a ele nas leituras seguintes. Ambos fotossensibilizadores apresentaram alterações significantes clinicamente em dentina segundo a classificação da ―National Bureau of Standards‖ (NBS), sendo a alteração com a curcumina menor que do azul de metileno. No segundo estudo foram confeccionados 130 espécimes de resina composta microhíbrida (Filtek Z250XT) utilizando uma matriz de aço (10x2mm). Após a confecção dos espécimes, estes foram imersos...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This study, divided in two studies, was to evaluate: (1) the influence of antimicrobial photodynamic therapy in color change dentin using methylene blue and curcumin as photosensitizers in concentrations of 20, 40 and 60 uM and pre irradiation times 2 to 5 minutes, irradiated with a LED light source; and (2) the effect of the same antimicrobial treatment with the same photosensitizers, concentrations and pre-irradiation times used in the previous study, but on color change in a microhybrid composite. In the first study were produced 130 specimens from extracted human teeth, which were cut in Isomet cuts machine. After immersion in the photosensitizers, the color changes were evaluated using a spectrophotometer colorimeter in four stages: before the immersion in solutions of photosensitizers (L0) after immersion in photosensitizers (L1) after irradiation (L2), after 10 days (L3) after 30 days (L4) and 60 days (L5). There was a high variation of ΔE averages of the methylene blue groups independently of the concentration and exposure time, decreasing from a reading of 10 days. With curcumin groups, there was no significant difference initial variation control, remaining next to it in the subsequent readings. Both photosensitizers showed clinically significant changes in dentin according to the classification of ―National Bureau of Standards‖ (NBS), with a lowest change to curcumin that of methylene blue. In the second study were made 130 specimens microhybrid composite resin (Filtek Z250XT) using a steel matrix (10x2mm). After preparation of the specimens, they were immersed in solutions of photosensitizers and subsequently evaluated with a spectrophotometer Colorimetry in the same color reading moments performed in the previous study (initial, after immersion, after light irradiation, after 10, 30 and 60 days). In methylene blue groups was no statistically significant difference... (Complete abstract access below) / Mestre

Orientador: Lívia Nordi Dovigo / Banca: Ewerton Garcia de Oliveira Mima / Banca: Clovis Wesley Oliveira de Souza / Resumo: Este estudo teve por finalidade: I. estabelecer um protocolo reprodutível utilizando a metodologia dos halos de precipitação em meio Ágar para avaliação da produção de fosfolipase e proteinase pela espécie Candida albicans (C. albicans); II. analisar a expressão dos fatores de virulência de Ca após inativação fotodinâmica (IF) mediada pela curcumina (CUR). No primeiro estudo utilizou-se 30 isolados clínicos e uma cepa de referência de C. albicans para obtenção de suspensões celulares (108ufc/mL) que foram plaqueadas nos meios específicos. Três variáveis independentes (nº de replicatas, cor de fundo e instrumento de leitura) originaram oito protocolos de leitura. A reprodutibilidade intra e interexaminadores da medida de produção de enzima (Pz) foi avaliada por meio do Coeficiente de Correlação Intraclasse (CCI). A enzima proteinase apresentou dois protocolos com ―Boa‖ reprodutibilidade intraexaminador (CCI ≥ 0,71) para todos os examinadores e o protocolo que utilizou leituras em triplicata sobre as fotografias contra luz natural atribuiu maior reprodutibilidade interexaminador para os valores de Pz-proteinase. Três protocolos com ‗Boa' concordância intraexaminador de Pz-fosfolipase foram selecionados para a análise interexaminador. Tanto as leituras em paquímetro como as realizadas em computador, em triplicata, mostraram reprodutibilidade ‗Muito Boa'. No estudo II, a concentração de CUR a 0,1µM foi utilizada associada a iluminação LED para promover dose subletal de IF. O grupo tratamento (C+L+) teve suas células fotossensibilizadas com CUR e iluminadas. O grupo controle positivo consistiu de amostras que receberam apenas CUR (C+L-), e o controle negativo não recebeu nem CUR nem luz (C-L-). A capacidade de adesão foi avaliada por meio das unidades formadoras de colônias (ufc/mL) e do método XTT. A formação de biofilme foi analisada ...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This study aimed to: I. to establish a reproducible protocol using the agar-Based methodology to evaluate the production of the phospholipase and proteinase by the species Candida albicans (C. albicans); II. to analyze the expression of virulence factors after photodynamic inactivation (PDI) mediated by curcumin (CUR). In the first study 30 clinical isolates and a reference strain of the C. albicans were used to obtain cell suspensions (108CFU/mL) that were plated in specific media. Three independent variables (number of replicates, background color and reading instrument) originated eight reading protocols. The intra- and inter-examiner reproducibilityof the enzyme production measure (Pz) was assessed using the intraclass correlation coefficient (ICC). The enzyme proteinase presented two protocols with "good" intra-rater reproducibility (ICC≥0.71) and the readings in triplicate against natural light showed the highest inter-examiner reproducibility for Pz-proteinase values. Three protocols with 'Good' intra-rater agreement for Pz-phospholipase were selected for interexaminer analysis. Caliper and computer readings, performed in triplicate, showed 'Very Good' reproducibility. In Study II, CUR at 0,1μM was used with LED light to promote sublethal dose of the PDI. The treatment group (C+L+) had its cells photosensitized with CUR and illuminated. The control group consisted of the samples that received only CUR (C+L-), and another which received neither CUR or light (C-L-). The adhesion ability was evaluated by means of CFU/mL and the XTT method. Biofilm formation was analyzed by means of CFU/mL, XTT and Crystal Violet (CV). The ability to secrete degradative enzymes was evaluated by the agarbased method and a colorimetric method. The results CFU/mL, XTT, CV were evaluated using a one-way multivariate analysis of the variance (MANOVA) and when statistically significant effects were detected, One... (Complete abstract electronic access below) / Mestre

Orientador: Carlos Rossa Junior / Resumo: Curcumin é a denominação coletiva do composto extraído das raízes da planta herbácea Curcuma longa. A literatura reporta múltiplas atividades biológicas do curcumin, incluindo potente atividade anti-inflamatória. Estudos in vitro e in vivo demonstram que a administração de curcumin reduz a inflamação e destruição tecidual associadas à doença periodontal. No entanto, a maioria dos estudos in vivo administra o curcumin por via oral, o que pode limitar os efeitos deste composto devido à sua hidrofobicidade, baixa absorção no trato gastrointestinal e reduzida meia-vida plasmática. Estas limitações farmacodinâmicas induziram a busca de veículos alternativos para favorecer a biodisponibilidade e atividade biológica do curcumin. O presente estudo foi concebido como um trabalho de prova de princípio visando avaliar o efeito biológico da administração local de curcumin veiculado em nanopartículas, considerando a natureza sítio-específica da doença periodontal e as pobres propriedades farmacodinâmicas do curcumin. Dezesseis ratos Holtzman foram divididos em dois grupos de 8 animais, segundo a indução de doença periodontal experimental por meio de injeções bilaterais de LPS (3 µL, 10 mg/mL) ou do mesmo volume do veículo PBS (pH 7,4) como controle. Estas injeções foram realizadas no tecido gengival palatino adjacente aos primeiros molares superiores 3vezes/semana durante 4 semanas. Injeções de nanopartículas contendo curcumin (50 mg/mL, 3 µL/injeção) ou do mesmo volume do veículo de nano... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Curcumin is the collective denomination of the compound extracted from the rhizomes of Curcuma longa herbal plant. There is evidence indicating that curcumin has multiple biological activities, including potent anti-inflammatory properties. Both in vitro and in vivo studies demonstrate that curcumin may attenuate inflammation and the connective tissue destruction associated with periodontal disease. However, most of the in vivo studies uses an oral systemic administration route, which is limited by curcumin's hidrophobicity, poor absorption rate in the gastrointestinal tract and reduced half-life in the plasma. These pharmacodynamic limitations prompted the search for alternative vehicles to enhance the bioavailability and biological activity of curcumin. This proof of principle study was designed to assess the biological effect of the local administration of curcumin in a nanoparticle vehicle on experimental periodontal disease, considering the site-specific nature of periodontal disease and also the poor pharmacodynamic properties of curcumin. Sixteen 16 Holtzman rats were divided into two groups of 8 animals according to the induction of experimental periodontal disease by bilateral injections of LPS (3 µL of a 10mg/mL solution) or of the vehicle control (3 µL of PBS, pH 7.4) directly into the gingival tissues adjacent to the palatal aspect of the upper first molars 3time/week for 4 weeks. The same volume of curcumin-loaded nanoparticles (50 mg/mL) or of nanoparticle vehicle were injected into the same sites 2time/week. µCT and macroscopic analysis showed that local administration of curcumin inhibited inflammatory bone resorption. Histomorphometric analysis indicated a significant decrease in the number of osteoclasts and inflammatory cells in the diseased gingival tissues injected with nanocurcumin in comparison...(Complete abstract electronic access below) / Mestre

Esta tese de doutorado trata do desenvolvimento inédito de formas farmacêuticas sólidas contendo nanocápsulas de núcleo lipídico, facilmente redispersíveis em água, empregando a secagem por aspersão ou granulação em leito fluidizado. A estratégia visa superar limitações tecnológicas associadas às suspensões de nanocápsulas poliméricas, pela sua natureza coloidal, e avançar na fronteira do conhecimento, buscando o desenvolvimento de formulações inovadoras para a administração oral de fármacos. Foram produzidos pós e grânulos contendo nanocápsulas de núcleo lipídico (LNC), empregando a secagem por aspersão e granulação em leito fluidizado, respectivamente. A influência do número de partículas das suspensões de nanocápsulas nas propriedades de redispersão dos pós produzidos pela secagem por aspersão foi investigada. Uma mistura de maltodextrina e L-leucina (90:10 m/m) foi utilizada como adjuvante de secagem. A formulação que obteve os melhores perfis de redispersão consistiu de uma mistura da suspensão de nanocápsulas de núcleo lipídico e de uma solução contendo maltodextrina/L-leucina (10% m/v) em uma proporção 1:1 v/v. Após a redispersão dos pós produzidos em água, 75% do número inicial de partículas de nanocápsulas foi recuperado. Análises de área superficial, microscopia eletrônica de varredura e microscopia confocal Raman permitiram compreender as diferenças na organização estrutural destes pós. Estes dados, em conjunto com análises de diâmetro médio de partículas, obtidos por difratometria de laser, confirmaram a influência do número inicial de partículas das suspensões de nanocápsulas na qualidade de sua redispersão, a partir de formulações sólidas obtidas pela secagem por aspersão. Para compreender as influências dos processos de secagem e redispersão da formulação proposta no perfil de liberação in vitro e na atividade biológica de fármacos associados ao sistema, novos pós foram preparados, substituindo-se a suspensão de nanocápsulas sem fármaco (LNC) por nanocápsulas contendo uma substância ativa modelo (curcumina) (LNC-C 1 mg mL-1). A formulação seca demonstrou adequada redispersão em água e o perfil de liberação in vitro manteve-se semelhante ao da suspensão original (LNC-C), seguindo um modelo cinético de ordem zero. A atividade da curcumina nanoencapsulada foi avaliada empregando um modelo de inflamação induzida por LPS em cultura organotípica de cultura de hipocampo cerebral de ratos. Não houve alterações nas concentrações de biomarcadores pró-inflamatórios (TNF-α e IL-1β) liberados nos meios de cultura, comparando-se as LNC-C em suspensão ou a redispersão dos pós secos. Portanto, a produção de pós facilmente redispersíveis não implica em alterações no controle da liberação in vitro e na atividade biológica da substância ativa nanoencapsulada. Na última etapa, a obtenção dos grânulos empregando granulador em leito fluidizado foi estudada utilizando maltodextrina, como material de suporte, e suspensões de nanocápsulas de núcleo lipídico estabilizadas com polissorbato 80 (LNC) ou com revestimento catiônico (C-LNC), como líquidos aglutinantes. A influência do revestimento catiônico das nanocápsulas nas características tecnológicas dos grânulos obtidos foi avaliada. Propriedades como o tamanho de partícula, rendimento, teor de umidade, características morfológicas, propriedades de fluxo e perfil de redispersão foram estudados. Os rendimentos do processo de granulação foram próximos a 90%, resultando em grânulos com teor de umidade inferior a 4%. Valores calculados de índice de Carr, fator de Hausner e índice de coesão indicaram que as formulações de grânulos propostas neste estudo apresentam melhores características de fluxo em relação à maltodextrina (matéria-prima). O revestimento catiônico das nanocápsulas melhorou tanto as propriedades de fluxo quanto o perfil de redispersão em água dos grânulos contendo C-LNC, demonstrado a partir das análises de diâmetro médio de partículas por difratometria de laser. Em conclusão, os processos de secagem por aspersão e granulação em leito fluidizado, empregados neste estudo, para a produção de formas farmacêuticas sólidas intermediárias e/ou finais contendo nanocápsulas de núcleo lipídico, mostraram-se alternativas viáveis para a produção de pós e grânulos facilmente redispersíveis em água, com potencial aplicação para administração oral de fármacos nanoencapsulados. / This thesis proposes the development of novel easily redispersible solid dosage forms containing lipid-core nanocapsules, produced by spray drying or fluidized bed granulation. The strategy aims to overcome the technological limitations associated to polymeric nanocapsule suspensions, due to their colloidal nature, aiming the development of innovative oral formulations. Powders and granules containing lipid-core nanocapsules (LNC) were produced by spray-drying and fluidized bed granulation, respectively. The influence of the number of particles of the nanocapsule suspensions on the redispersion properties of the spray-dried powders was investigated. A mixture of maltodextrin and L-leucine (90:10 m/m) was used as a drying adjuvant. The formulation that obtained the best redispersion profiles consisted of a mixture of the lipid-core nanocapsule suspension and a solution containing maltodextrin/L-leucine (10% w/v) in a 1:1 v/v ratio. After the aqueous redispersion, 75% of the initial number of particles in the nanocapsules suspension was recovered. Analysis of surface area, by scanning electron microscopy and by Raman confocal microscopy allowed understanding the differences in the structural organization of the powders produced. These results along with the mean diameter analysis by laser diffractometry confirmed the influence of the initial number of particles of the nanocapsule suspensions on the redispersion properties of the spray-dried powders. In order to understand the influence of the drying and redispersion processes on the in vitro release profile and the biological activity of substances associated to this system, new powder formulations were prepared by replacing the unloaded suspension of nanocapsules (LNC) by nanocapsules containing an active substance (curcumin) (LNC-C 1 mg mL-1). The spray-dried powder showed good aqueous redispersion profile and its in vitro release profile remained similar to that of the original LNC-C suspension, according to the zero-order kinetic model. The biological activity of nanoencapsulated curcumin was assessed by a model of LPS-induced inflammation in organotypic hippocampal slice cultures. There were no changes in the concentration of pro-inflammatory biomarkers (TNF-α and IL-1β) released in the culture media, comparing the LNC-C as the initial suspension or the aqueous redispersion of their spray-dried powders. The drying process does not imply changes in the control of in vitro release and in the biological activity of the nanoencapsulated active substance. In the last stage, granules were produced using a fluidized bed granulator and maltodextrin, as support material. Lipid-core nanocapsules suspensions stabilized with polysorbate 80 (LNC) or with a cationic coating (C-LNC) were used as binder liquids. The influence of the cationic coating of the nanocapsules on the technological characteristics of the produced granules was evaluated. Properties such as particle size, yield, moisture content, morphological characteristics, flow properties and redispersion profile were also studied. Granulation process yields were close to 90%, resulting in granules with moisture content of less than 4%. Calculated values of Carr index, Hausner ratio and cohesion index indicated that the granule formulations proposed in this study present better flow characteristics in relation to the maltodextrin raw material. The cationic coating of the nanocapsules improved the flow properties and the aqueous redispersion profile of the granules containing C-LNC, as demonstrated by laser diffraction analysis. In conclusion, the spray-drying and fluidized bed granulation processes used in this study are viable alternatives for the production of easily redispersible powders and granules containing lipid-core nanocapsules, showing potential application for oral administration of drug-loaded lipid-core nanocapsules.

Devido ao uso excessivo de antibióticos houve e ainda há um crescimento no número de cepas resistentes aos medicamentos existentes. Por causa desse crescimento de bactérias multirresistentes, o número de pesquisas que procuram alternativas terapêuticas antibacterianas tem aumentado, e dentre elas está a terapia fotodinâmica antimicrobiana ou inativação fotodinâmica (IFD). A inativação fotodinâmica, utilizada no controle biológico de microrganismos, envolve a ação de um fotossensibilizador (FS), ativado por um comprimento de onda específico, no intuito de oxidar substratos biológicos, resultando em efeito citotóxico. A cúrcuma ou curcumina natural, conhecida como açafrão da terra, consiste em mistura de três curcuminóides: curcumina, demetoxicurcumina e bis-demetoxicurcumina. A curcumina apresenta várias propriedades farmacológicas, no entanto, possui solubilidade extremamente baixa em soluções aquosas, que dificulta a sua utilização como agente terapêutico. O presente estudo propôs desenvolver nanopartículas poliméricas de PLGA contendo curcumina natural a fim de melhorar sua solubilidade e estabilidade, e também verificar sua eficácia na inativação fotodinâmica de microrganismos. As nanopartículas PLGA-CURC sintetizadas através da nanoprecipitação resultaram em três sistemas diferentes, com tamanho médio e eficiência de encapsulamento de 172 nm e 70% para PLGA-CURC1, 215 nm e 80% para PLGA-CURC2, e 242 nm e 80% para PLGA-CURC3. Testes de estabilidade mostraram proteção do polímero contra a degradação precoce da curcumina natural. Os ensaios microbiológicos in vitro com a solução de curcumina natural, as PLGA-CURC1 e PLGA-CURC2 foram eficientes na inativação da bactéria Gram-positiva Staphylococcus aureus, e do fungo Candida albicans. Porém, a solução apresentou toxicidade no escuro em altas concentrações, ao contrario das nanopartículas. O sistema PLGA-CURC2 com sua carga superficial modificada, gerou o sistema PLGA-CURC3, que inativou efetivamente a bactéria Gram-negativa Escherichia coli. Assim, concluiu-se que foi possível deixar a curcumina natural solúvel em água através do encapsulamento em nanopartículas de PLGA, certificar a melhora na estabilidade em meio aquoso (estocagem), além de inativar bactérias e fungo. / Due to excessive over use of antibiotics there was and still are growth in the number of bacterial strains resistant to existing drugs. Because of the growth of multiresistant bacteria, the number of searches looking for alternatives antibacterial therapeutic has increased, and among them is the antimicrobial photodynamic therapy or photodynamic inactivation (PDI). The photodynamic inactivation used in biological control of microorganisms, involves the action of a photosensitizer (PS), activated by a specific wavelength in order to oxidize organic substrates, resulting in cytotoxic effect. Turmeric or natural curcumin, consists of a mixture of three curcuminoids: curcumin, demethoxycurcumin and bis-demethoxycurcumin. Curcumin has various pharmacological properties, however, has extremely low solubility in aqueous solutions, which makes the use as therapeutic agent harder. The present study aims to develop polymeric PLGA nanoparticles containing natural curcumin in order to improve their solubility and stability, and also verify its efficacy in photodynamic inactivation of microorganisms. The PLGA-CURC nanoparticles was synthesized by nanoprecipitation, resulting in three different systems, with an average size of 172 nm and 70% encapsulation efficiency for PLGA-CURC1, 215 nm and 80% for PLGA-CURC2, and 242 nm and 80 % for PLGA-CURC3. Stability tests showed the polymer protected the natural curcumin against premature degradation. Microbiological tests in vitro with the natural curcumin solution, the PLGA-CURC1 and PLGA-CURC2 were efficient in the inactivation of Gram-positive bacterium Staphylococcus aureus, and fungus Candida albicans. However, the solution presented dark toxicity at high concentrations, unlike the nanoparticles. The PLGA-CURC2 system with a modified surface charge, gave the PLGA-CURC3 system, which effectively inactivated Gram-negative bacterium Escherichia coli. Thus, it was concluded that it was possible to let curcumin water soluble by encapsulation in PLGA nanoparticles, to ensure improved stability in aqueous medium (storage), and to inactivate bacteria and fungus.

Orientador: Lucia Regina Durrant / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-11T12:02:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcolino_VanessaAparecida_D.pdf: 1303131 bytes, checksum: bb5fa5ac901737dfdb200522823c6649 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A indústria de alimentos está crescendo muito nos últimos anos, e durante a observação de um alimento qualquer fica claro que o impacto visual causado pela cor sobrepõe-se aos demais. Este atributo é um dos mais importantes na comercialização dos alimentos e constitui critério de aceitação ou não do produto. A rejeição aos corantes sintéticos por motivos de saúde faz crescer a busca por corantes naturais que possam substituí-los adequadamente. Desta maneira o presente trabalho objetivou a formação de complexos entre corante e ciclodextrinas (CD) com o intuito de melhorar a solubilidade e a estabilidade de três corantes de interesse, a saber, curcumina, bixina e betanina, responsáveis por fornecer as colorações mais empregadas na indústria. Durante as análises ficou evidente que o método de co-precipitação, dentre os realizados, apresentou maiores indícios de formação de complexo, para os corantes curcumina e bixina sendo inviável para a betanina. Desta maneira estabeleceu-se um índice estequiométrico corante-ß-CD de 1:2 no caso da curcumina e de 1:1 para a bixina . A constante de formação aparente foi calculada e forneceu valores de 4x104 mol2.L2 para curcumina e de 3,34x102 mol2.L2 para bixina com valores de R2 iguais a 0,9982 e 0,9981 e possibilidade de complexação de 86,31 e de 78,4%, respectivamente. As análises térmicas de caracterização dos complexos, ou seja, termogravimetria e calorimetria diferencial de varredura, também comprovaram uma maior estabilidade para os complexos feitos pelo método de co-precipitação, já o método de RMN não foi conclusivo para nenhum dos corantes. Os testes de estabilidade demonstraram uma interferência bastante forte da luz na decomposição da bixina e sua complexação promoveu uma melhora significativa na manutenção da intensidade da cor. Para a curcumina percebeu-se que a luz não é o único fator que influencia no processo de descoloração do produto. Os testes instrumentais de cor comprovaram a maior capacidade colorante dos complexos frente ao corante puro. Os testes de análise instrumental de textura demonstraram que a inclusão do complexo na formulação do produto não altera suas características iniciais. Com relação à aplicação dos corantes em alimento, os estudos de análise sensorial demonstraram uma ótima aceitação para o queijo tipo minas frescal equivalente a uma nota média 6,7 numa escala hedônica de 7 pontos. Para o requeijão a aceitação também foi relevante apresentando uma nota média de 5,6. Foi possível observar que a aplicação em alimentos dos três corantes estudados levou a um incremento da coloração ao se usar um complexo na mesma concentração. Apesar disto o corante de beterraba foi o único que não apresentou dados satisfatórios quanto à possível formação do complexo, o que se deve em grande parte ao seu forte caráter hidrofílico / Abstract: The food industry has grown significantly in recent years, and when observing any type of food, it is clear that the visual impact caused by its color is more important than that caused by other factors. This attribute is one of the most important in the commercialization of foods and constitutes a criterion for the acceptance or non-acceptance of the product. The rejection of synthetic food colorants for health reasons has led to the search for natural food colorants that can adequately substitute them. In the light of this problem, the objective of the present study was to form complexes from colorants and cyclodextrins (CDs) with the aim of improving the solubility and stability of three particular colorants, namely: curcumin, bixin and betanin, which are the most frequently used colorants in the food industry. During the analyses it was found that, of the methods used, the coprecipitation method showed the best indications of complex formation for the curcumin and bixin colorants, although it was not viable for betanin. ß-CD-colorant stoichiometric ratios of 1:2 and 1:1 were established for curcumin and bixin, respectively. Apparent rate of formation was calculated, resulting in values of 4x104 mol2.L2 for curcumin and 3.34x102 mol2.L2 for bixin, with R2 values of 0.9982 and 0.9981, and chances of forming complexes of 86.31 and 78.4%, respectively. Thermic characterization analyses of the complexes, that is, differential scanning thermogravimetry and calorimetry, also showed greater stability for the complexes produced by the co-precipitation method. However, the NMR method was not conclusive for any of the colorants. Stability tests demonstrated that light influenced very strongly in the decomposition of bixin and that there was a significant improvement in the maintenance of its color intensity in its complex form. For curcumin, it was observed that light was not the only factor that affected the process of product discoloration. The instrumental color tests showed the complexes had a greater coloring capacity compared to the pure colorant. The instrumental texture tests demonstrated that the inclusion of the complex in the manufacture of products did not alter their initial characteristics. With regard to the application of the colorants in food, sensory analysis studies demonstrated excellent acceptance in a type of natural white cheese called Minas Frescal, achieving a mean score 6.7 on a hedonic scale of seven points. For cream cheese, acceptance was also good, receiving a mean score of 5.6. Increases in color were observed for all three complexes of the colorants when they were added to food in the same concentrations as the natural colorants. However, betanin (a pigment from beetroot) did not show satisfactory complex formation data, which was largely due to its strongly hydrophilic character / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos

A curcumina possui uma grande variedade de propriedades benéficas para a saúde humana. Devido a este fato, a indústria alimentícia tem aumentado a aplicação deste bioativo como aromatizante, conservante e aditivo para substituição dos corantes amarelos artificiais. No entanto, incorporar a curcumina em formulações alimentícias pode ser problemático porque sua molécula hidrofóbica tem baixa solubilidade em água e é muito sensível à luz. Os métodos de encapsulação em nanoemulsões podem tornar viável a proteção do curcuminoide, bem como permitir sua dispersibilidade em água. O objetivo do presente trabalho de Mestrado foi produzir nanoemulsões encapsulando curcumina pelo método do ponto de inversão da emulsão (EIP, emulsion inversion point), determinando parâmetros de operação que viabilizem um futuro escalonamento do processo e incorporação das dispersões em sorvete de massa sabor abacaxi. Os parâmetros de produção foram ajustados como: tipo e concentração de tensoativo (razão SOR), concentração de óleo de soja, tipo e concentração de cosolvente, tipo de impelidor/ velocidade de agitação e vazão de entrada da fase aquosa. As porcentagens de curcumina encapsulada foram 0,03, 0,07 e 0,10%. Dentre estas, a concentração de 0,07% foi a mais viável para a aplicação no sorvete de massa sabor abacaxi, por apresentar melhor distribuição de tamanho de gotícula (diâmetro hidrodinâmico), não apresentar variação significativa de oxidação lipídica, boa manutenção da curcumina encapsulada (70%) e, consequentemente, a sua cor, apresentando maior estabilidade do parâmetro TCD por um período de 60 dias. Os testes reológicos não mostraram mudança na estrutura de nanoemulsões com a encapsulação de curcumina. Das formulações testadas para sorvete de abacaxi contendo curcumina, a formulação usando nanoemulsões substituindo 50% da mistura comercial (B) teve uma maior aceitação de cor, sabor e aroma, sendo compatível com a formulação comercial (A). Esta formulação (B) e aquela com substituição completa da mistura comercial (C) apresentaram uma maior estabilidade quanto à manutenção da cor durante o período do estudo. Os testes reológicos não mostraram diferença estrutural entre as formulações testadas para sorvete de abacaxi. Indicando que não houve influência nas características estruturais do sorvete contendo nanoemulsão com curcumina encapsulada. / Curcumin has several beneficial properties and the food industry has been trying to increase the use of curcumin as flavoring, conservant or as a replacer of artificial yellow dyes. However, incorporating curcumin can be difficult due to its hydrophobicity and low water solubility, as well as high sensitivity to light. Encapsulation in nanoemulsions can be an interesting technological alternative to encapsulate and protect the curcuminoid. The objective of this study was to produce nanoemulsions encapsulating curcumin by the low-energy method EIP (emulsion inversion point), determining operating parameters that enable a future escalation of the process and incorporation of dispersions in pineapple ice cream. The production parameters were adjusted as: type and concentration of surfactante, soybean oil concentration, type and concentration of cosolvent, impeller type/speed stirring and flow of the aqueous phase. The percentages of encapsulated curcumin were 0.03, 0.07 and 0.10%. The concentration of 0.07% was the most viable for application in pineapple ice cream, for presenting better distribution of droplet size (hydrodynamic diameter), do not presente of significant changes in lipid oxidation, good maintenance of encapsulated curcumin (70%) and therefore its color, with greater stability of the TCD parameter for a period of 60 days. The rheological tests showed no change in the nanoemulsions structure with encapsulating curcumin. Among the formulations tested for pineapple ice cream incorporating encapsulated curcumin, the formulation using nanoemulsions replacing 50% of the commercial mixture (B) had a better acceptance of color, flavor and aroma and it is compatible with the commercial formulation (A). This formulation (B) and that with complete replacement of the commercial mixture (C) had a higher stability and maintenance of color during the storage period. The rheological tests showed no structural difference between the formulations tested for pineapple ice cream, indicating no influence on the structural characteristics of the ice cream containing nanoemulsion with encapsulated curcumin.

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Este trabalho teve como objetivo estudar o potencial do uso de farelo obtido do resíduo da extração do pigmento de cúrcuma (Cúrcuma longa L.) na elaboração de filmes biodegradáveis. Primeiramente, foi conduzido um estudo da extração de corante de cúrcuma por método Soxhlet para simular o processo industrial, dessa forma, utilizaram-se dois tipos de solventes, etanol: isopropanol (1:1) e metanol: acetona (1:1). A partir das tortas foi feito um processo de moagem e peneiragem na tentativa de isolar o amido presente, apesar de não ter obtido sucesso, este processo permitiu obter diferentes frações de farelo de cúrcuma. As frações foram divididas em 80 (F1), 200 (F2), 270 (F3), 400 (F4) mesh e fração centrifugada (F5). A caracterização das tortas de cúrcuma e das frações consistiu em análise da composição centesimal, MEV, difração de raios X e FTIR. A partir destas frações foram elaborados filmes pela metodologia casting. Os filmes foram caracterizados por MEV, difração de raios X, FTIR, análise antioxidante, propriedades mecânicas, solubilidade em água, umidade e permeabilidade ao vapor de água. Os filmes feitos a partir das frações (metanol:acetona) apresentaram melhores propriedades mecânicas e de barreira do que os feitos a partir da frações (etanol:isopropanol), porém industrialmente o solvente utilizado para a extração do pigmento é o etanol:isopropanol. Assim, o filme elaborado a partir da fração FE2 (200 mesh) (etanol:isopropanol) foi o escolhido para realizar o estudo de otimização do processo de elaboração destes filmes por ter as melhores propriedades mecânicas e de barreira do que os filmes feitos a partir das frações FE3 e FE5 . Para o estudo da otimização foi desenvolvido um planejamento experimental 22 com quatro pontos axiais e três pontos centrais para estudar o efeito da temperatura de aquecimento (Ta) e do pH da solução filmogênica sobre as propriedades mecânicas, umidade, solubilidade e permeabilidade ao vapor de água dos filmes plastificados com glicerol (22 g de glicerol/100 g da fração) e sorbitol (30 g de sorbitol/100 g da fração). Os resultados foram avaliados utilizando a metodologia de superfície de resposta e análise de multi-resposta. As condições ótimas obtidas para obter filmes com melhores propriedades mecânicas e funcionais foram: T=84,7ºC e pH 8,3, para filmes com glicerol e T=87,6ºC e pH 8,5 para filmes com sorbitol. Os filmes com glicerol quando comparados com o sorbitol, apresentaram menor índice de cristalinidade, menor teor de curcuminóides pela análise por HPLC e DPPH. Os filmes de farelo de cúrcuma com sorbitol foram mais resistentes, pouco elongáveis e menos permeáveis ao vapor de água do que filmes elaborados com glicerol. / This work aimed to study the potential of the bran residue obtained from the extraction of the pigment from turmeric (Curcuma longa L.) in the preparation of biodegradable films. The extraction of the turmeric dye was conducted by Soxhlet procedure in orer to simulate the industrial process. Two types of solvents were employed ethanol isopropanol (1:1) and methanol acetone (1:1). The pies were crushed and sieved in an attempt to isolate the starch, but no success was achieved. However, this process yielded different fractions, which ensured better characterization of the material. The fractions were divided into 80 (F1), 200 (F2), 270 (F3) and 400 (F4) mesh subfractions and centrifuged (F5). The analysis of pies and turmeric fraction were characterized by chemical composition, SEM, XRD and spectroscopy. Films were prepared from these fractions by film casting methodology, and were characterized by SEM, X-ray diffraction and FTIR analysis; they were also analyzed in terms of their antioxidant, mechanical, water solubility, moisture permeability, and water vapor properties. The films prepared from fractions (methanol: acetone) showed better mechanical and barrier properties than those prepared from the fractions (ethanol: isopropanol), but industrially the solvent used for the extraction of pigment is ethanol: isopropanol. Thus, the film prepared from fractional FE2 (200 mesh) (ethanol: isopropanol) which have the best mechanical and barrier properties than the films prepared from fractions from FE3 and FE5, was chosen for the optimization of the preparation of these films. To this end, we developed an experimental design 22 with four axial points and three focal points, for evaluation of the effect of the heating temperature (Ta) and the filmogenic solution pH on the mechanical properties, moisture, solubility, and permeability to water vapor of the films plasticized with glycerol (22 g fraction glycerol/100 g) and sorbitol (30 g sorbitol/100 g fraction). Results were examined by using response surface methodology and analysis multi-response analysis. The optimum conditions for attainment of films with better mechanical properties and functional characteristics were: T = 84.7 º C and pH 8.3 for films with glycerol, and T = 87.6 ° C and pH 8.5 for films with sorbitol. Compared to films plasticized with sorbitol, the films containing glycerol, had lower crystallinity index, lower content of curcuminoids as verified by HPLC analysis and DPPH. The turmeric bran films plasticized with sorbitol were more resistant, less elongated, and slightly permeable to water vapor compared to films prepared with glycerol.