Orientador: Clóvis Ribeiro Ribeiro / Banca: Rosemeire Cristina Linhari Rodrigues Pietro / Banca: Leila Aparecida Chiavacci / Banca: Patrícia Bento da Silva / Banca: Roselena Faez / Resumo: A auto-montagem é a organização dos blocos de construção que compõem um sistema, em estruturas hierarquicamente ordenadas, sem qualquer tipo de influência externa. As forças que governam esse processo de auto-montagem das moléculas são as interações não covalentes, tais como interações de van der Waals, eletrostática, hidrofóbica, ligação de hidrogênio, dentre outras. A inspiração para o surgimento de materiais com base nessas interações veio da natureza e dos sistemas biológicos, que ocorrem naturalmente, tais como o DNA. A natureza reversível das interações não covalentes assegura que os blocos de construção que constituem o sistema podem se romper e se recombinar de acordo com as características do meio externo. Essa propriedade faz desses sistemas capazes de responder aos mais variados estímulos, tais como variações de temperatura, pH, solvente, radiação, etc. A reação de um ácido orgânico com a meglumina, um aminocarboidrato, leva à formação de um par iônico denominado genericamente de carboxilato-meglumina.Os objetivos nesse estudo, além da síntese de sistemas supra-anfifílicos foi ainda avaliar esses sistemas em fase aquosa e correlacionar as propriedades com uma potencial aplicação no âmbito farmacêutico. Nesse trabalho, ácido oleico e meglumina foram utilizados como os blocos de construção de um sistema anfifílico supramolecular. Inicialmente o par iônico entre ácido oleico e meglumina se formava, gerando o par oleato-meglumina e esse anfifílico se mantinha em fase a... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Self-assembly is the organization of building blocks in a system, in hierarchically-ordered structures without any external influence. The driving forces on molecular self-assembly are non-covalent interactions, such as van der Waals, electrostatics, hydrophobic, hydrogen bonding, amongst others. The inspiration for the emergent materials based on these interactions come from nature and naturally occurring biological systems such as DNA. The reversible nature of the non-covalent interactions ensures that the building blocks in a system can be broken and reunited according to the external environment. This property makes them capable of responding to different stimuli, such as variations in temperature, pH, solvent, radiation, etc. The reaction of an organic acid with meglumine, an aminocarbohydrate, leads to the formation of an ionic pair generally called carboxylate-meglumine. The aim of this work, besides the synthesis of the supra-amphiphiles, was to evaluate these systems in aqueous phase, and correlate the properties with potential application of them in the pharmaceutical field. In this work, oleic acid and meglumine were used as the building blocks for the synthesis of a supramolecular amphiphilic system. Initially, the ionic pair between oleic acid and meglumine was formed, generating oleate-meglumine. That amphiphilic was maintained in aqueous phase through hydrophobic interactions and hydrogen bonds. Two systems were synthesized, one in equimolar conditions and anot... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Esse trabalho é sobre a agregação da droga leishmanicida miltefosina e um análogo fluorescente e sua interação com vesículas fosfolipídicas. A leishmaniose é uma doença tropical causada por diferentes espécies do gênero Leishmania que atinge boa parte do mundo e, nas duas últimas décadas, sua manifestação visceral reapareceu de forma preocupante, uma vez que sua letalidade vem aumentando de forma gradativa. Vários medicamentos estão sendo testados, incluindo o análogo lipídico sintético hexadecilfosfocolina (miltefosina), que é um agente antitumoral e antileishmania administrado oralmente que age nas membranas celulares e pode induzir apoptose. O primeiro local de interação dos análogos de fosfolipídios é a membrana celular e eles apresentam atividade citotóxica não específica em concentrações acima da sua concentração micelar crítica, sendo importante o conhecimento de suas propriedades de agregação em meio aquoso e sua forma de interação com outros agregados presentes no meio. Além disso, derivados fluorescentes da miltefosina permitem o uso de técnicas de fluorescência para a caracterização de sua atividade leishmanicida. Neste trabalho examinamos propriedades de agregação da miltefosina (MT) e de seu análogo fluorescente MT-BODIPY em meio aquoso, utilizando técnicas baseadas em medidas de tensão superficial e de espectroscopia de fluorescência, tanto estática como com resolução temporal. Os resultados de cmc da miltefosina, a 25oC utilizando diferentes métodos, foram 60M em meio aquoso puro (água Milli-Q), 50M em tampão fosfato 10mM (pH 7,4), e 35M em tampão fosfato com NaCl 150mM. Através do estudo de vários parâmetros de fluorescência, verificamos que para a MT-BODIPY, um limite superior para sua cmc é de 10M. Utilizando a sonda fluorescente amino-hexadecil-benzamida (Ahba) estudamos a interação entre a miltefosina e vesículas fosfolipídicas de DMPC e DPPC, analisando os espectros de absorção e emissão fluorescente, a anisotropia estática e os decaimentos da intensidade fluorescente e da anisotropia. O conjunto de resultados mostrou que os efeitos do acréscimo de miltefosina às vesículas, no intervalo de razões molares entre 1:100 e 5:100, não são monitorados pela sonda Ahba, uma sonda localizada na região das cabeças polares. Por outro lado, a análise da fluorescência intrínseca da MT-BODIPY mostrou que seu acréscimo, no mesmo intervalo de razões molares, promove desorganização da bicamada lipídica. Como nesse caso o grupo fluorescente localiza-se no final da cadeia alifática, concluimos que os maiores efeitos da miltefosina sobre as bicamadas ocorrem na região interna das cadeias apolares. / This work is about the aggregation of the leishmanicidal drug miltefosine and a fluorescent analogue and their interaction with phospholipid vesicles. Leishmaniasis is a complex of tropical diseases caused by different species of the genus Leishmania which reaches almost the whole world, including Brazil, and, on the last decades, its visceral form reappeared with hundreds of million people at risk of infection, and the mortality rate increases every year. Several drugs have been used to treat the disease, and miltefosine, a synthetic phospholipid analogue, has been tested and it is already used in some countries. This drug has a confirmed antitumor and orally antileishmanial action on the cell membranes, which is the first local of interaction of a phospholipid analogue. The cytotoxic activity is not specific on concentrations above its critical micelle concentration (cmc), and the knowledge of the aggregation properties of the drug in aqueous medium becomes important, as well as its interaction with other aggregates presents in the environment. Fluorescent analogues of miltefosine allow the use of fluorescent techniques to characterize the antileishmanial activity of miltefosine. In this work we have investigated the aggregation properties of the drug miltefosine (MT), and the fluorescent analogue MT-BODIPY in aqueous medium, by using techniques of surface tension measurements and both, steady-state and time-resolved fluorescence spectroscopy. The values of miltefosine cmc at 25°C from different methods were about 60M in pure aqueous medium (Milli-Q water), 50M in phosphate buffer 10mM (pH 7,4), and 35M in phosphate buffer with the addition of NaCl 150mM. The fluorescent probe amino-hexadecyl-benzamide (Ahba) was used to study the interaction of miltefosine with phospholipid vesicles of DMPC and DPPC, from absorption and fluorescent emission spectra, steady-state anisotropy and fluorescence and anisotropy decays. The results have shown that the effects of miltefosine addition in the vesicles, with molar ratios between 1:100 and 5:100, are not monittored by the probe Ahba, which is located on the polar head groups region on the bilayer. On the other hand, analysing the intrinsic fluorescence of the analogue MT-BODIPY, we concluded that when the molecule is added, in the same molar ratio intervals, there is a disorder in the lipidic bilayer. The fluorescent group BODIPY is located on the aliphatic chain of MT, therefore, the more accentuated effects of miltefosine in the bilayers occur in the region of the apolar tails.

Partículas e filmes híbridos de polímeros e compostos de amônio quaternário (CAQ) foram caracterizados quanto a propriedades físicas e atividade contra cepas de Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 e Staphylococcus aureus ATCC 25923. Partículas híbridas foram obtidas a partir de fragmentos de bicamada (BF) de brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB), adicionados consecutivamente de soluções de carboximetilcelulose (CMC) e cloreto de poli (dialildimetilamônio) (PDDA) e, a seguir, caracterizadas por espalhamento de luz dinâmico para determinação de distribuições de tamanho, diâmetro médio (Dz) e potencial-zeta (ζ). Filmes híbridos foram obtidos por revestimento rotacional de lamínulas de vidro a partir de uma solução clorofórmica de poli (metil metacrilato) (PMMA) e CAQ onde [PMMA] = 10 mg/mL e [CAQs] = 0,03 4 mM de DODAB, brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB) ou brometo de tetrapropilamônio (TPAB). Molhabilidade dos filmes e difusibilidade dos CAQs nos filmes imersos em água foram avaliadas por determinação de ângulo de contato e de tensão superficial na interface ar-água, respectivamente. Atividade antimicrobiana foi avaliada por plaqueamento e contagem de viáveis, tanto para os filmes quanto para as partículas. Para os filmes, também foram determinados halos de inibição. Partículas de DODAB BF/ CMC/ PDDA exibiram Dz e ζ dependentes da concentração dos componentes. A 0,1 mM de DODAB, 0,1 mg/mL de CMC e 0,1 mg/mL de PDDA, foram obtidas partículas pequenas (Dz = 100 nm; ζ = 30 mV). Com 0,5 mM de DODAB, 0,5 mg/mL de CMC e 0,5 mg/mL de PDDA foram obtidas partículas grandes (Dz = 470 nm; ζ = 50 mV). Contra 107 UFC/mL, 1 - 2 µg/mL de PDDA, sozinho em solução ou em forma de partículas, matou 99 % das células de P. aeruginosa. O mesmo ocorreu contra S. aureus (107 UFC/mL) em 10 µg/mL de PDDA. A ação antimicrobiana mostrou-se dependente da quantidade de cargas positivas nas partículas e independente do tamanho da partícula. Filmes de PMMA/ CAQ apresentaram maior molhabilidade do que aqueles de PMMA puro. Filmes de PMMA/ DODAB e PMMA/ TPAB submersos em água não causaram alterações de tensão superficial na interface ar-água, indicando baixa difusibilidade destes CAQs a partir dos filmes. Filmes de PMMA/ CTAB submersos em água reduziram a tensão superficial até aproximadamente 60 mN/m, mostrando a difusibilidade do CTAB no filme e sua organização na interface ar-água. O efeito antimicrobiano dos filmes PMMA/ DODAB e PMMA/ CTAB foi dependente da concentração do CAQ utilizada no preparo do filme. Viabilidade celular de 0% contra 107 UFC/mL de ambas as bactérias ocorreu com 4 mM de DODAB ou, com 2 ou 0,2 mM de CTAB contra P. aeruginosa ou S. aureus, respectivamente. Filmes de PMMA/ TPAB não apresentaram atividade antimicrobiana. Com a emergência de micro-organismos resistentes aos antibióticos, os novos nanomateriais antimicrobianos híbridos de polímeros e compostos de amônio quaternário podem representar uma alternativa de fácil obtenção e baixo custo. / Hybrid particles and films from polymers and quaternary ammonium compounds (QAC) were characterized regarding its physical properties and antimicrobial activity against strains of Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 or Staphylococcus aureus ATCC 25923. Hybrid particles were obtained from dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) bilayer fragments (BF), consecutively added of carboximethylcellulose (CMC) and poly (diallyldimethylammonium) chloride (PDDA) solutions, and then, characterized by dynamic light-scattering for determination of size distributions, z-average diameter (Dz) and zeta-potential (ζ). Hybrid films were obtained by spin-coating of a chloroformic solution of poly (methylmethacrylate) (PMMA) and QAC on glass coverslips at [PMMA] = 10 mg/mL and [QACs] = 0.03 -4 mM where QACs were DODAB, cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) or tetrapropylammonium bromide (TPAB). Films wettability and QACs diffusibility in the films immersed in water were evaluated by determinations of contact angle and surface tension at air-water interface, respectively. Antimicrobial activity was evaluated by plating and CFU counting both for particles and films. For the hybrid films, width of inhibition zone was also determined. DODAB BF/ CMC/ PDDA particles exhibited Dz and ζ dependent on the concentrations of the components. At 0.1 mM DODAB, 0.1 mg/mL CMC, and 0.1 mg/mL PDDA, small cationic particles were obtained (Dz = 100 nm; ζ = 30 mV). At 0.5 mM DODAB, 0.5 mg/mL CMC and 0.5 mg/mL PDDA, large cationic particles were obtained (Dz = 470 nm; ζ = 50 mV). At 107 CFU/mL, cell viability of 1 % for P. aeruginosa was obtained for PDDA in solution or covering particles at 1 or 2 µg/mL PDDA, respectively. Against S. aureus (107 CFU/mL) at 10 µg/mL PDDA, a similar result was obtained. The antimicrobial effect was dependent on the amount of positive charge on particles and independent on particle size. The hybrid films of PMMA/ QAC showed higher wettability than those of pure PMMA. PMMA/ DODAB and PMMA/ TPAB hybrid films, submerged in water, did not cause changes in surface tension at the air-water interface, indicating low diffusibility for both DODAB and TPAB in hybrid films. Films of PMMA/ CTAB, submerged in water, reduced the surface tension to about 60 mN/m, showing that CTAB could diffuse from the film to the air-water interface and change its surface tension. The antimicrobial effect of PMMA/ DODAB and PMMA/ CTAB hybrid films was clearly dependent on the QAC concentration used to prepare the films. Cell viability of 0% for P. aeruginosa and S. aureus (107 CFU/mL) occurred at 4 mM DODAB, or 2 and 0.2 mM CTAB, respectively. Films of PMMA/ TPAB showed no antimicrobial activity. With the emergence of microorganisms resistant to antibiotics, the novel hybrid antimicrobial nanomaterials may become important since they are inexpensive and easy to obtain.

Esse trabalho apresenta resultados de modificações estruturais, caracterizações e aplicações de derivados de quitosana como carreadores de fármacos. Derivados anfifílicos de quitosana, contendo grupos hidrofílicos e grupos hidrofóbicos, foram caracterizados por técnicas de espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN1H), espectroscopia na região do infravermelho (IV), espectroscopia na região do UV-Vis, técnicas termoanalíticas (termogravimetria (TGA), termogravimetria derivada (DTG), análise térmica diferencial (DTA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC)), fluorescência no estado estacionário, espalhamento dinâmico de luz (DLS) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os resultados de caracterização mostraram que as sínteses propostas foram realizadas com sucesso. A determinação da concentração de agregação crítica (CAC) e os estudos de DLS e MET confirmam que os derivados se auto-organizam em solução aquosa formando agregados com diâmetros variando entre 230 a 500 nm. Esses valores, associados aos potenciais zeta obtidos (+14,1 mV a +44,8 mV), demonstram que os agregados são estáveis em solução, característica fundamental para aplicação no transporte de fármacos. A capacidade de encapsulamento do fármaco quercetina por esses derivados foi avaliada por estudos de incorporação utilizando a espectroscopia UV-Vis. Os resultados obtidos demonstraram que o comportamento dos derivados depende de parâmetros como o grau de hidrofilicidade e grupo hidrofílico, grau de hidrofobicidade e pH do meio de encapsulamento, possibilitando controlar a quantidade de fármaco contida nos carreadores. A atividade biológica dos agregados formados pelos derivados de quitosana foi testada em células de adenocarcinoma de mama (MCF-7) e os resultados indicaram baixa toxicidade dos carreadores, além de potencialização do efeito terapêutico do fármaco. Estudos de microscopia confocal de varredura a laser evidenciaram que agregados marcados com proteína verde fluorescente com afinidade por quitosana (CAP-sfGFP) foram internalizados pelas células MCF-7. Resultados de hemocompatibilidade indicaram que os polímeros apresentam baixa destruição de glóbulos vermelhos do sangue e liberação de hemoglobina. Portanto, esses derivados possuem características adequadas para aplicação no transporte e liberação controlada de fármacos. / This thesis presents results of structural modifications, characterizations and applications of chitosan derivatives as drug carriers. Amphiphilic derivatives of chitosan containing hydrophilic and hydrophobic groups were characterized by nuclear magnetic resonance spectroscopy (RMN1H), infrared spectroscopy (IV), uv-vis spectroscopy, thermoanalytical techniques (thermogravimetry (TGA), derivative thermogravimetry (DTG), differential thermal analysis (DTA) and differential exploratory calorimetry (DSC)), fluorescence, dynamic light scattering (DLS) and transmission electron microscopy (MET). The characterization results showed that the proposed syntheses were successfully performed. The critical aggregation concentration (CAC), DLS and MET studies confirmed that the derivatives self-assembled in aqueous solution forming aggregates with diameters ranging from 230 to 500 nm. These values, associated with zeta potentials (+14.1 mV to +44.8 mV), demonstrate that the aggregates were stable in solution. The ability to encapsulate quercetin by these derivatives was assessed by incorporation studies using UV-Vis spectroscopy. The results showed that the behavior of the derivatives depends on parameters such as the degree of hydrophilicity and hydrophilic groups, degree of hydrophobicity and pH of the encapsulation medium. The biological activity of the aggregates formed by the chitosan derivatives was tested in breast cancer cells (MCF-7) and the results indicated low toxicity of the carriers, in addition to improving the therapeutic effect of the drug. Confocal laser scanning microscopy studies showed that aggregates stained with chitosan-affinity protein (CAP-sfGFP) were internalized by MCF-7 cells. Hemolysis assays showed good hemocompatibility of chitosan derivatives. Therefore, the derivatives have suitable characteristics for application as drug delivery systems.

Partículas e filmes híbridos de polímeros e compostos de amônio quaternário (CAQ) foram caracterizados quanto a propriedades físicas e atividade contra cepas de Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 e Staphylococcus aureus ATCC 25923. Partículas híbridas foram obtidas a partir de fragmentos de bicamada (BF) de brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB), adicionados consecutivamente de soluções de carboximetilcelulose (CMC) e cloreto de poli (dialildimetilamônio) (PDDA) e, a seguir, caracterizadas por espalhamento de luz dinâmico para determinação de distribuições de tamanho, diâmetro médio (Dz) e potencial-zeta (ζ). Filmes híbridos foram obtidos por revestimento rotacional de lamínulas de vidro a partir de uma solução clorofórmica de poli (metil metacrilato) (PMMA) e CAQ onde [PMMA] = 10 mg/mL e [CAQs] = 0,03 4 mM de DODAB, brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB) ou brometo de tetrapropilamônio (TPAB). Molhabilidade dos filmes e difusibilidade dos CAQs nos filmes imersos em água foram avaliadas por determinação de ângulo de contato e de tensão superficial na interface ar-água, respectivamente. Atividade antimicrobiana foi avaliada por plaqueamento e contagem de viáveis, tanto para os filmes quanto para as partículas. Para os filmes, também foram determinados halos de inibição. Partículas de DODAB BF/ CMC/ PDDA exibiram Dz e ζ dependentes da concentração dos componentes. A 0,1 mM de DODAB, 0,1 mg/mL de CMC e 0,1 mg/mL de PDDA, foram obtidas partículas pequenas (Dz = 100 nm; ζ = 30 mV). Com 0,5 mM de DODAB, 0,5 mg/mL de CMC e 0,5 mg/mL de PDDA foram obtidas partículas grandes (Dz = 470 nm; ζ = 50 mV). Contra 107 UFC/mL, 1 - 2 µg/mL de PDDA, sozinho em solução ou em forma de partículas, matou 99 % das células de P. aeruginosa. O mesmo ocorreu contra S. aureus (107 UFC/mL) em 10 µg/mL de PDDA. A ação antimicrobiana mostrou-se dependente da quantidade de cargas positivas nas partículas e independente do tamanho da partícula. Filmes de PMMA/ CAQ apresentaram maior molhabilidade do que aqueles de PMMA puro. Filmes de PMMA/ DODAB e PMMA/ TPAB submersos em água não causaram alterações de tensão superficial na interface ar-água, indicando baixa difusibilidade destes CAQs a partir dos filmes. Filmes de PMMA/ CTAB submersos em água reduziram a tensão superficial até aproximadamente 60 mN/m, mostrando a difusibilidade do CTAB no filme e sua organização na interface ar-água. O efeito antimicrobiano dos filmes PMMA/ DODAB e PMMA/ CTAB foi dependente da concentração do CAQ utilizada no preparo do filme. Viabilidade celular de 0% contra 107 UFC/mL de ambas as bactérias ocorreu com 4 mM de DODAB ou, com 2 ou 0,2 mM de CTAB contra P. aeruginosa ou S. aureus, respectivamente. Filmes de PMMA/ TPAB não apresentaram atividade antimicrobiana. Com a emergência de micro-organismos resistentes aos antibióticos, os novos nanomateriais antimicrobianos híbridos de polímeros e compostos de amônio quaternário podem representar uma alternativa de fácil obtenção e baixo custo. / Hybrid particles and films from polymers and quaternary ammonium compounds (QAC) were characterized regarding its physical properties and antimicrobial activity against strains of Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 or Staphylococcus aureus ATCC 25923. Hybrid particles were obtained from dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) bilayer fragments (BF), consecutively added of carboximethylcellulose (CMC) and poly (diallyldimethylammonium) chloride (PDDA) solutions, and then, characterized by dynamic light-scattering for determination of size distributions, z-average diameter (Dz) and zeta-potential (ζ). Hybrid films were obtained by spin-coating of a chloroformic solution of poly (methylmethacrylate) (PMMA) and QAC on glass coverslips at [PMMA] = 10 mg/mL and [QACs] = 0.03 -4 mM where QACs were DODAB, cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) or tetrapropylammonium bromide (TPAB). Films wettability and QACs diffusibility in the films immersed in water were evaluated by determinations of contact angle and surface tension at air-water interface, respectively. Antimicrobial activity was evaluated by plating and CFU counting both for particles and films. For the hybrid films, width of inhibition zone was also determined. DODAB BF/ CMC/ PDDA particles exhibited Dz and ζ dependent on the concentrations of the components. At 0.1 mM DODAB, 0.1 mg/mL CMC, and 0.1 mg/mL PDDA, small cationic particles were obtained (Dz = 100 nm; ζ = 30 mV). At 0.5 mM DODAB, 0.5 mg/mL CMC and 0.5 mg/mL PDDA, large cationic particles were obtained (Dz = 470 nm; ζ = 50 mV). At 107 CFU/mL, cell viability of 1 % for P. aeruginosa was obtained for PDDA in solution or covering particles at 1 or 2 µg/mL PDDA, respectively. Against S. aureus (107 CFU/mL) at 10 µg/mL PDDA, a similar result was obtained. The antimicrobial effect was dependent on the amount of positive charge on particles and independent on particle size. The hybrid films of PMMA/ QAC showed higher wettability than those of pure PMMA. PMMA/ DODAB and PMMA/ TPAB hybrid films, submerged in water, did not cause changes in surface tension at the air-water interface, indicating low diffusibility for both DODAB and TPAB in hybrid films. Films of PMMA/ CTAB, submerged in water, reduced the surface tension to about 60 mN/m, showing that CTAB could diffuse from the film to the air-water interface and change its surface tension. The antimicrobial effect of PMMA/ DODAB and PMMA/ CTAB hybrid films was clearly dependent on the QAC concentration used to prepare the films. Cell viability of 0% for P. aeruginosa and S. aureus (107 CFU/mL) occurred at 4 mM DODAB, or 2 and 0.2 mM CTAB, respectively. Films of PMMA/ TPAB showed no antimicrobial activity. With the emergence of microorganisms resistant to antibiotics, the novel hybrid antimicrobial nanomaterials may become important since they are inexpensive and easy to obtain.

Esse trabalho apresenta resultados de modificações estruturais, caracterizações e aplicações de derivados de quitosana como carreadores de fármacos. Derivados anfifílicos de quitosana, contendo grupos hidrofílicos e grupos hidrofóbicos, foram caracterizados por técnicas de espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN1H), espectroscopia na região do infravermelho (IV), espectroscopia na região do UV-Vis, técnicas termoanalíticas (termogravimetria (TGA), termogravimetria derivada (DTG), análise térmica diferencial (DTA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC)), fluorescência no estado estacionário, espalhamento dinâmico de luz (DLS) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os resultados de caracterização mostraram que as sínteses propostas foram realizadas com sucesso. A determinação da concentração de agregação crítica (CAC) e os estudos de DLS e MET confirmam que os derivados se auto-organizam em solução aquosa formando agregados com diâmetros variando entre 230 a 500 nm. Esses valores, associados aos potenciais zeta obtidos (+14,1 mV a +44,8 mV), demonstram que os agregados são estáveis em solução, característica fundamental para aplicação no transporte de fármacos. A capacidade de encapsulamento do fármaco quercetina por esses derivados foi avaliada por estudos de incorporação utilizando a espectroscopia UV-Vis. Os resultados obtidos demonstraram que o comportamento dos derivados depende de parâmetros como o grau de hidrofilicidade e grupo hidrofílico, grau de hidrofobicidade e pH do meio de encapsulamento, possibilitando controlar a quantidade de fármaco contida nos carreadores. A atividade biológica dos agregados formados pelos derivados de quitosana foi testada em células de adenocarcinoma de mama (MCF-7) e os resultados indicaram baixa toxicidade dos carreadores, além de potencialização do efeito terapêutico do fármaco. Estudos de microscopia confocal de varredura a laser evidenciaram que agregados marcados com proteína verde fluorescente com afinidade por quitosana (CAP-sfGFP) foram internalizados pelas células MCF-7. Resultados de hemocompatibilidade indicaram que os polímeros apresentam baixa destruição de glóbulos vermelhos do sangue e liberação de hemoglobina. Portanto, esses derivados possuem características adequadas para aplicação no transporte e liberação controlada de fármacos. / This thesis presents results of structural modifications, characterizations and applications of chitosan derivatives as drug carriers. Amphiphilic derivatives of chitosan containing hydrophilic and hydrophobic groups were characterized by nuclear magnetic resonance spectroscopy (RMN1H), infrared spectroscopy (IV), uv-vis spectroscopy, thermoanalytical techniques (thermogravimetry (TGA), derivative thermogravimetry (DTG), differential thermal analysis (DTA) and differential exploratory calorimetry (DSC)), fluorescence, dynamic light scattering (DLS) and transmission electron microscopy (MET). The characterization results showed that the proposed syntheses were successfully performed. The critical aggregation concentration (CAC), DLS and MET studies confirmed that the derivatives self-assembled in aqueous solution forming aggregates with diameters ranging from 230 to 500 nm. These values, associated with zeta potentials (+14.1 mV to +44.8 mV), demonstrate that the aggregates were stable in solution. The ability to encapsulate quercetin by these derivatives was assessed by incorporation studies using UV-Vis spectroscopy. The results showed that the behavior of the derivatives depends on parameters such as the degree of hydrophilicity and hydrophilic groups, degree of hydrophobicity and pH of the encapsulation medium. The biological activity of the aggregates formed by the chitosan derivatives was tested in breast cancer cells (MCF-7) and the results indicated low toxicity of the carriers, in addition to improving the therapeutic effect of the drug. Confocal laser scanning microscopy studies showed that aggregates stained with chitosan-affinity protein (CAP-sfGFP) were internalized by MCF-7 cells. Hemolysis assays showed good hemocompatibility of chitosan derivatives. Therefore, the derivatives have suitable characteristics for application as drug delivery systems.

Orientador: Maria Isabel Felisberti / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T18:00:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Trinca_RafaelBergamo_D.pdf: 7109183 bytes, checksum: 36f8cbad69a4e17b2adb60ccbc082e94 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo a síntese e a caracterização de poliuretanas segmentadas (SPUs), baseadas em macrodióis de baixa massa molar (2 kDa) ¿ poli(etileno glicol), poli(L-lactídeo) e poli(carbonato de trimetileno) (PEG, PLLA e PTMC, respecti- vamente) ¿ e diferentes diisocianatos (2,4-diisocianato-tolueno e 1,6-diisocianato-hexano, 2,4-TDI e HDI, respectivamente) e extensores de cadeia (1,4-butanodiol e ácido-2,2-bis(hidroximetil)-propanóico BDO e DMPA, respectivamente). Os macrodióis PLLA e PTMC foram sintetizados por polimerização por abertura de anel (ROP). As SPUs foram obtidas por uma rota de duas etapas: pré-polimerização dos macrodióis com diisocianatos e extensão de cadeia. Estudou-se os efeitos da razão mássica entre os macrodióis sobre as propriedades físico-químicas e morfológicas de SPUs mono, bi e tricomponentes baseadas em 2,4-TDI e BDO. Análises de ¹H NMR e GPC revelaram diferenças na reatividade dos macrodióis, que resultaram em diferenças de composição das SPUs em relação ao meio reacional e na distribuição de massa molar. Análises por DSC, DMTA, AFM e ensaios de intumescimento revelaram que as propriedades intrínsecas dos precursores foram combinadas e moduladas nas SPUs. A combinação dos três macrodióis resultou em SPUs com propriedades únicas, não encontradas nas SPUs binárias e monocomponentes. Os efeitos da natureza de diisocianatos e extensores de cadeia sobre as propriedades de SPUs ternárias também foram estudados. As SPUs baseadas em diisocianatos simétricos (HDI) apresentam temperatura de transição vítrea inferior aos baseados em 2,4-TDI, além disso, essas SPUs são semicristalinas, enquanto as baseadas em 2,4-TDI são essencialmente amorfas. A morfologia das SPUs, tipicamente de fase dispersa em uma matriz, é afetada pela proporção entre os macrodióis e pela natureza dos diisocianatos e dos extensores de cadeia. A capacidade das SPUs em intumescer em água é governada pelo teor de PEG e varia com a temperatura (SPUs termo-responsivas) enquanto as SPUs baseadas em DMPA apresentaram intumescimento dependente do pH do meio (SPUs responsivas ao pH). SPUs com menor teor de PEG e ricas em PLLA foram processadas pela técnica de eletrofiação, resultando em filmes nano fibrosos e porosos com propriedades elastoméricas / Abstract: This study aimed at the synthesis and characterization of segmented polyurethanes (SPUs), based on low molecular weight (2 kDa) macrodiols ¿ poly(ethylene glycol), poly(L-lactide) and poly(trimethylene carbonate) (PEG, PLLA and PTMC, respectively) - and different diisocyanates (2,4-diisocyanato-toluene and 1,6-diisocyanato-hexane, 2,4-TDI and HDI, respectively) and chain extenders (1,4-butanediol and 2,2-bis-hydroxymethyl-propanoic acid, DMPA and BDO respectively). The PLLA and PTMC macrodiols were synthesized by ring-opening polymerization (ROP). The SPUs were obtained by a two-step route: synthesis of prepolymers from diisocyanates and macrodiols, followed by a chain extension step. The effects of the weight ratio of macrodiols on the physico-chemical and morphological properties of SPUs based on 2,4-TDI and BDO were studied. The ¹H NMR and GPC analysis revealed differences in reactivity of macrodióis, which resulted in differences in composition of the SPUs in relation to the reaction medium and in the molar mass distribution. Analysis by DSC, DMTA, AFM and swelling assays revealed that the intrinsic properties of the precursors were combined and modulated in SPUs. The combination of the three macrodiols results in SPUs with unique properties not found in binary and single component SPUs. The effects of the nature of the chain extenders and diisocyanates on the properties of ternary SPUs were also studied. The SPUs based on symmetrical diisocyanates (HDI) presents lower glass transition temperatures than those based on 2,4-TDI. Moreover, they are semi crystalline while SPUs based on 2,4-TDI are essentially amorphous. The morphology of the SPUs, typically of a dispersed phase in a matrix, is affected by the macrodiols ratio and by the nature of diisocyanates and chain extenders. The water swelling capability of the SPUs is governed by the PEG content and varies with temperature (temperature responsive SPUs) as well as with pH (pH responsive SPUs) when BDO is replaced with DMPA. SPUs with low PEG content and rich in PLLA were processed by electrospinning technique, resulting in nanofibrous porous films with elastomeric properties / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-02-18T11:39:16Z No. of bitstreams: 1 biancadasilvaferreira.pdf: 17182494 bytes, checksum: 2a72b873dcc19f4763e74800e9393295 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-02-26T13:28:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 biancadasilvaferreira.pdf: 17182494 bytes, checksum: 2a72b873dcc19f4763e74800e9393295 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-26T13:28:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 biancadasilvaferreira.pdf: 17182494 bytes, checksum: 2a72b873dcc19f4763e74800e9393295 (MD5) Previous issue date: 2014-03-14 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho foi dividido em três capítulos, nos quais foram discutidas a síntese de caracterização de séries de substâncias anfifílicas obtidas de fontes químicas renováveis (óleos de pequi, buriti e babaçu, ácidos graxos e carboidratos). O primeiro capítulo descreve a síntese e caracterização de etanolamidas graxas obtidas por aminólise de óleos vegetais ou de ésteres metílicos graxos puros com monoetanolamina e dietanolamina. As propriedades biológicas dos óleos, das misturas de amidas e das amidas puras foram comparadas. O óleo de Buriti foi o que apresentou maior atividade antioxidante (7,70 mg/mL) devido a maior concentração de carotenoides (692,98 μg/g). As amidas derivadas do mesmo óleo também apresentaram maior atividade antioxidante do que as demais etanolamidas sintetizadas. A atividade antibacteriana das misturas de amidas e das amidas puras, avaliada frente a bactérias Gram-positivas e Gram-negativas não foi significativa. No segundo capítulo é descrita a síntese e caracterização de diaminas N-aciladas lipofílicas e de aldonamidas derivadas da D-glicono-1,5-lactona da D-ribono-1,4- lactona ou do éster galactárico. Para obtenção das aldonamidas as lactonas e o éster galactárico foram tratados com as diaminas N-aciladas, sob refluxo de metanol, em tempos que variaram de 24-48 horas. Os compostos sintetizados foram avaliados frente suas propriedades biológicas in vitro. Foram realizados testes antibacterianos contra bactérias Gram-positivas, Gram-negativas e bactérias S. aureus meticilino resistentes; e testes antifúngicos frente quatro espécies diferentes de Candida. A atividade antiinflamatória foi estudada através da capacidade dos compostos de inibirem a produção de óxido nítrico por macrófagos ativados; a viabilidade celular foi investigada através do método do MTT. As aldonamidas em geral não apresentaram atividade, entretanto as diaminas Naciladas mostraram atividade acentuada nos testes antibacterianos e antifúngicos. Os resultados foram comparáveis ou até mesmo superiores aos padrões utilizados como controles positivos (cloranfenicol e itraconazol). Para alguns compostos, foi possível estabelecer uma correlação entre lipofilicidade e a atividade antifúngica. Entretanto, nos testes de viabilidade celular, esses compostos apresentaram-se tóxicos nas concentrações do CIM. No terceiro capítulo é descrita a síntese e caracterização de N-acilidrazonas derivadas da D--glicono-1,5-lactona, D--ribono-1,4-lactona e éster galactárico. Para obtenção das N-acilidrazonas, as hidrazidas derivadas dos carboidratos foram tratadas com aldeídos comerciais aromáticos e alifáticos, utilizando como solvente o metanol a temperatura ambiente. Os tempos de reação variaram de 24-72 horas. Os compostos foram obtidos na forma de misturas de diastereoisômeros, onde o isômero E foi o majoritário para todos os derivados. Os compostos sintetizados também foram submetidos à avaliação de suas propriedades biológicas in vitro. Foram realizados testes antibacterianos contra bactérias Gram-positivas, Gramnegativas e testes antifúngicos frente quatro espécies diferentes de Candida, entretanto os compostos não se mostraram ativos. A atividade anti-inflamatória, bem como a citotoxicidade desses compostos estão sendo avaliadas no ICB-UFJF. Ainda nesse último capítulo, foi realizada uma tentativa de ciclização das Nacilidrazonas para fornecer os seus respectivo, 1,3,4-oxadiazóis. Entretanto os compostos desejados não puderam ser obtidos pelas metodologias utilizadas. / This work was divided into three chapters, in which was discussed the synthesis and characterization of amphiphilic compounds derived from renewable chemical sources (oil Pequi, Buriti and Babassu oil, fatty acids and carbohydrates). The first section describes the synthesis and characterization of fatty ethanolamides obtained by aminolysis of vegetable oils or pure methylic fatty esters with monoethanolamine and diethanolamine. The biological properties of the oils, mixtures of amides and pure amides were compared . Buriti oil showed the highest antioxidant activity (7.70 mg/mL) due to the higher concentration of carotenoids (692.98 mg/g). Amides derived from the same oil also showed higher antioxidant activity than other synthesized ethanolamides. The antibacterial activity of the mixtures of amides and amides pure evaluated against Gram-positive and Gramnegative bacteria was not significant. The second section describes the synthesis and characterization of lipophilic Nacylated diamines and aldonamides derived from D-glicono-1,5- lactone D-ribono-1,4- lactone or ester galactaric. To obtain the aldonamides, lactones and galactaric ester were treated with N-acylated diamines refluxing methanol in time ranging from 24-48 hours. The synthesized compounds had their in vitro biological properties evaluated. Antibacterial test against Gram-positive bacteria, Gram-negative and Methicillin resistant Staphylococcus aureus were performed, and also antifungal test against four species of Candida. The anti-inflammatory activity was investigated by the ability of the compounds to inhibit nitric oxide production by activated macrophages, cell viability was assessed by the MTT method. The aldonamides generally showed no activity, but the N-acylated diamines showed significants activities in antibacterial and antifungal tests. The results were comparable or even superior to those used as positive controls (chloramphenicol and itraconazole). For some compounds, it was possible to establish a correlation between lipophilicity and antifungal activity. However, in the cell viability tests , these compounds proved to be toxic at MIC. The third section describes the synthesis and characterization of N-acylhydrazones derived from D-glicono-1,5-lactone , D-ribono-1,4-lactone and galactaric ester. To obtain the N-acylhydrazones, the hydrazide derivatives of carbohydrates have been treated with aromatic aldehydes, using methanol as solvent at room temperature. The reaction times ranged from 24-72 hours. The compounds were obtained as mixtures of diastereomers, where E was the major isomer for all derivatives. The synthesized compounds were also examined for their in vitro biological properties. Antibacterial test against Gram-positive bacteria, Gram- negative, M. tuberculosis and antifungal test against four species of Candida were made, however the compounds were not active. The anti-inflammatory activity and cytotoxicity of these compounds are being evaluated in ICB-UFJF. Also in this last chapter, an attempt to cyclization of the N-acylhydrazones was performed to provide their respective, 1,3,4-oxadiazoles. However the desired compounds could not be obtained by the methodologies used.