Orientador: Fauze Ahmad Aouada / Resumo: Neste trabalho foram sintetizados e caracterizados hidrogéis formados a partir do polímero natural carboximetilcelulose e o polímero sintético poliacrilamida e a zeólita ZS – 403H, com a finalidade de aplicação como veículo carreador de herbicidas para sistemas de liberação controlada. Os hidrogéis são materiais formados por rede tridimensional com a capacidade de absorver grande quantidade de água ou fluído biológico, além disso, apresenta biocompatibilidade, biodegradabilidade e não toxidade. Essas características garantem a essa classe de polímeros ampla utilização em sistemas de liberação controlada, no qual o objetivo é manter a concentração de um determinado soluto em nível eficaz por tempo prolongado, com apenas uma aplicação. Como forma de investigar a interação entre a matriz polimérica e a zeólita foram analisados os espectros de absorção na região do infravermelho (FTIR). O estudo morfológico foi realizado através da microscopia eletrônica de varredura. Também foram investigadas as propriedades térmicas por meio das técnicas de análise termogravimétrica e calorimétrica exploratória diferencial. As propriedades hidrofílicas foram investigadas por meio do estudo do grau de intumescimento em relação a concentração de zeólita, além da variação do ambiente de intumescimento. Foi possível verificar que a zeólita pode estar agindo como um reticulador físico na estrutura do polímero, dificultando a expansão das cadeias e consequentemente diminuindo o grau de intumesciment... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, nanocomposites formed from the natural polymer carboxymethylcellulose in combination with the polyacrylamide polymer and zeolite ZS - 403H were synthetize and characterized, aiming their application as a carrier vehicle for herbicide controlled release systems. Hydrogels are threedimensional network with large capacity of water or biological fluid adsorption. In addition, hydrogels have biocompatibility, biodegradability and non-toxicity properties. These features ensure that this class of polymers be widely used in delivery systems controls, in which the aim is to keep the concentration of a particular solute in effective level for a long time, using only one application. In order to investigate the interaction between the polymer matrix and zeolite, it was used the Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) technique. The morphological study was performed by scanning electron microscopy (SEM). Also, it was investigated the thermal properties by thermal gravimetric analysis and differential scanning calorimetry. From these results, it was found that there was formation of true nanocomposites and the presence of zeolite increased their thermal stability The hydrophilic properties were investigated by studying the degree of swelling as a function of zeolite amount, salt types and ionic intensity. It was possible to verify that the zeolite may be acting as a physical crosslinking in the polymeric structure, hindering the expansion of chains and consequently re... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O objetivo deste trabalho foi sintetizar partículas de fosfato dicálcico dihidratado (DCPD) funcionalizadas com derivados do dimetacrilato de etileno glicol (EGDMA, DEGDMA, TEGDMA e TETDMA) com o propósito de se obter partículas com baixa aglomeração e aplica-las no desenvolvimento de compósitos resinosos bioativos com propriedades mecânicas compatíveis com suas potenciais indicações clínicas. Métodos: Na Fase 1, partículas funcionalizadas de DCPD foram sintetizadas e caracterizadas com relação à presença do monômero funcionalizante, área superficial, tamanho e morfologia. Na Fase 2, as partículas apresentando as características desejáveis de tamanho e funcionalização foram incorporadas a uma matriz resinosa e os materiais resultantes foram avaliados quanto ao grau de conversão, propriedades mecânicas, liberação de íons e microestrutura. Finalmente, na Fase 3, as partículas que apresentaram os melhores resultados na fase anterior foram testadas em formulações incluindo partículas de vidro de bário silanizados segundo os mesmos métodos empregados na Fase 2 e, adicionalmente, tenacidade à fratura e contração volumétrica pós-gel. Os dados foram avaliados através de ANOVA/Tukey ou Kruskal-Wallis/Dunn, dependendo das condições de normalidade e homocedasticidade. Resultados: para a fase 1, a composição das partículas foi confirmada pelo DRX. A retenção do monômero foi inversamente proporcional ao tamanho do grupo espaçador, sendo as partículas sintetizadas com DEGDMA as com maior índice de retenção. De modo geral, teores mais elevados de monômeros nas partículas estiveram associados a maiores valores de área superficial. A funcionalização não reduziu a aglomeração. Para a fase 2, o material com 30 vol% de DCPD funcionalizado com DEGDMA 2:1 apresentou resistência à flexão 39% maior do que o DCPD não funcionalizado. O módulo flexural dos materiais contendo DCPD funcionalizado foi 19% - 26% menor do que o material contendo DCPD não funcionalizado. A liberação de íons não foi afetada pela funcionalização, mantendo-se estável durante o período de 28 dias. Para a fase 3, materiais com partículas contendo níveis mais altos de funcionalizante apresentaram contração volumétrica maior. A resistência à flexão foi negativamente afetada pela substituição de 15 vol% de partículas de reforço por DCPD, independentemente da funcionalização. O módulo flexural apresentou valores estatisticamente semelhantes após 24 horas, para todos os compósitos experimentais. Após 60 dias, os materiais contendo DEGDMA 1:1 e TEGDMA 1:1 apresentaram valores inferiores aos demais materiais. Compósitos contendo DCPD apresentaram valores de tenacidade à fratura semelhantes ou superiores ao controle (sem DCPD). Não foram observadas diferenças nas concentrações iônicas liberadas pelos compósitos ao longo do experimento. Após 60 dias, a concentração de cálcio foi cerca de 60% da concentração liberada após 15 dias de imersão. Conclusão: Para as fases 1 e 2, o DEGDMA resultou nos mais altos níveis de funcionalização e maior resistência à flexão biaxial entre os materiais contendo DCPD. A liberação de íons não foi afetada pela funcionalização. Para a fase 3, o DEGDMA foi o único material com resistência semelhante ao controle após 60 dias, porém com maior contração. A presença de DCPD melhorou a tenacidade à fratura, independente da funcionalização e ao funcionalizar o DCPD a liberação de íons diminuiu nos primeiros 15 dias. / The aim of this study was to synthesize dicalcium phosphate dihidrate (DCPD) particles functionalized with ethylene glycol dimethacrylate derivatives (EGDMA, DEGDMA, TEGDMA e TETDMA) with the purpose of reducing the particle agglomeration and apply them in the development of resinous composites with mechanical properties compatible with their potential clinical indications. Methods: In Phase 1, functionalized DCPD particles were synthesized and characterized with respect to the presence of the functionalizing monomer, surface area, size and morphology. In Phase 2, the particles having the desired size and functionalization characteristics were incorporated into a resin matrix and the resulting materials were evaluated for the degree of conversion, mechanical properties, ion release and microstructure. Finally, in Phase 3, the particles that showed the best results in the previous phase were tested in formulations including silanized barium glass particles according to the same methods employed in Step 2 and, additionally, post-gel volumetric fracture toughness and contraction. The data were evaluated through ANOVA / Tukey or Kruskal-Wallis / Dunn, depending on the conditions of normality and homoscedasticity. Results: for phase 1, the composition of the particles was confirmed by DRX. The retention of the monomer was inversely proportional to the size of the spacer group, and the particles synthesized with DEGDMA were the ones with the highest retention index. In general, higher monomer content in the particles was associated with higher surface area values. Functionalization didn\'t reduce agglomeration. For phase 2, the 30 vol% DCPD material functionalized with DEGDMA 2: 1 showed flexural strength 39% higher than non-functionalized DCPD. The flexural modulus of the functionalized DCPD containing materials was 19% - 26% less than the non-functionalized DCPD containing material. The release of ions was not affected by the functionalization, remaining stable during the period of 28 days. For phase 3, materials with particles containing higher levels of functionalizer presented greater volumetric contraction. The flexural strength was negatively affected by the substitution of 15 vol% of reinforcing particles by DCPD, regardless of functionalization. The flexural modulus presented statistically similar values after 24 hours for all experimental composites. After 60 days, the materials containing DEGDMA 1: 1 and TEGDMA 1: 1 presented lower values than the other materials. Composites containing DCPD showed fracture toughness values similar to or higher than the control (without DCPD). No differences were observed in the ionic concentrations released by the composites throughout the experiment. After 60 days, the calcium concentration was about 60% of the concentration released after 15 days of immersion. Conclusion: For phases 1 and 2, DEGDMA resulted in higher functionalisation levels and higher biaxial flexural strength among DCPD containing materials. The release of ions was not affected by the functionalization. For phase 3, DEGDMA was the only material with similar resistance to control after 60 days, but with greater contraction. The presence of DCPD improved the fracture toughness, independent of the functionalization and the functionalization of the DCPD, the ion liberation decreased in the first 15 days.

Orientador: Fauze Ahmad Aouada / Resumo: O objetivo do trabalho foi realizar a síntese dos bionanocompósitos constituídos de carboximetilcelulose (CMC), poliacrilamida (PAAm) e diferentes concentrações de nanoargila laponita RDS (0 % referência, 1 %, 2%, 4% e 5 %), com possibilidades de aplicação em sistemas de remoção/liberação controlada de pesticida paraquat. Foi possível confirmar a formação dos bionanocompósitos constituídos de CMC/PAAm/nanoargila utilizando as técnicas de espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A disposição das plaquetas de nanoargila na matriz polimérica foi avaliada pela técnica de difração de raios-X (DRX), em que resultou na possibilidade das plaquetas estarem intercaladas, além de possivelmente estarem esfoliadas. O comportamento térmico dos hidrogéis foi avaliado pelas análises termogravimétrica (TG) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). Os bionanocompósitos se mostraram estáveis termicamente até aproximadamente 200 °C. Foi realizada a caracterização dos bionanocompósitos, determinando o grau de intumescimento (Q) em água destilada, diferentes soluções salinas (NaCl, CaCl2 e AlCl3) e soluções com diversos pH (1, 2, 4, 5, 6, 8 e 10). Observou-se uma redução nos valores de Q em baixas concentrações de nanoargila para água destilada (Q0% = 33,7 g/g para Q2% = 23,8 g/g), seguida de um acréscimo com o aumento do teor de nanoargila (Q4% = 28,4 g/g e Q5% = 33,01 g/g) em relação aos hidrogéis com 1 e 2 % de nanoargila. Foi também c... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objective of this research was to study the bionanocomposites synthesis constituted of carboxymethylcellulose (CMC), polyacrylamide (PAAm) and different contents of nanoclay laponite RDS (0% as reference, 1%, 2%, 4% and 5%), with possibility application in systems of removal/release paraquat pesticide. The confirmation of bionanocomposites formation constituted of CMC/PAAm/nanoclay was verified by the Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (MEV) techniques. It was possible to evaluate the platelets configuration of nanoclay in the polymeric matrix by X-ray diffraction (DRX), which resulted in the possibility of platelets be intercalated, and possibly exfoliated. The thermal stability of the hydrogels was investigated by analysis thermogravimetric (TG) and differential exploratory calorimetry (DSC). The results confirmed that the bionanocomposites are thermal stability until amount 200 °C. It was also realized the characterization of bionanocomposites, obtaining the swelling degree (Q) in distilled water, different saline solutions (NaCl, CaCl2 and AlCl3) and solutions with various values of pH (1, 2, 4, 5, 6, 8 and 10). It was observed a reduction in values of Q in low concentration of nanoclay to distilled water (Q0% = 33.7 g/g to Q2% = 23.8 g/g), followed of increase with additions of nanoclay content (Q4 = 28.4 g/g and Q5% = 33.0 g/g). It was also verified strong influence (reduction) in the values of Q in solutions saline which... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Alexandre Luiz Souto Borges / Coorientador: Artur José Monteiro Valente / Banca: Bruno Vinícius Manzolli Rodrigues / Banca: Fernanda Alves Feitosa / Banca: Lafayette Nogueira Júnior / Banca: Eduardo Shigueyuki Uemura / Resumo: Os atuais avanços no desenvolvimento de biomateriais caminham para 2 áreas promissoras: a de regeneração tecidual e a de entrega controlada de fármacos. Assim, o presente estudo objetivou a síntese e caracterização de diferentes matrizes (fibras e hidrogel) à base de quitosana, a fim de se obter materiais biomiméticos para atuação em ambas áreas. Para regeneração, delineou-se a síntese de um arcabouço de fibras de quitosana com e sem cristais de nanohidroxiapatita onde, para isso, foram eletrofiadas soluções de quitosana (Ch) e de quitosana com nanohidroxiapatita (ChHa). Os espécimes de Ch apresentaram maior homogeneidade e maior diâmetro médio de fibras (690 ± 102 nm) que ChHa (358 ± 49 nm). No teste de viabilidade celular e na atividade da fosfatase alcalina não houve diferença estatística entre os grupos experimentais (Ch e ChHa), porém ambos diferiram do grupo controle (p < 0,001). Para o âmbito de liberação de fármacos, sintetizou-se, pela técnica de emulsão, dois tipos de hidrogéis: o primeiro, uma mistura da fase aquosa da solução de Ch (1 mL) e da solução de DNA (1 mL) (1:1) e o segundo, mistura da fase aquosa da solução de Ch (1 mL) e solução de Pectina (1 mL) (1:1). Ambas misturas foram realizadas em álcool benzílico (5 mL) com instrumento de dispersão de alto desempenho (31-34000 rpm min-1 por 5 min). Após a obtenção dos géis, 20mg de cada grupo foram imersos em uma solução aquosa de Própolis Verde (PV), na concentração de 70 μg/mL por 2 h e a cinética de liberação... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Current advances in biomaterial development are moving to 2 promising areas: tissue regeneration and controlled drug delivery. Thus, the present study aimed the synthesis and characterization of different matrices (fibers and hydrogel) based on chitosan, in order to obtain biomimetic materials for performance in both areas. For regeneration, the synthesis of a scaffold of chitosan fibers with and without nanohydroxyapatite crystals was delineated, where chitosan (Ch) and chitosan with hydroxyapatite (ChHa) solutions were electrospun. Ch specimens presented higher homogeneity and larger mean fiber diameter (690±102nm) than ChHa (358 ± 49nm). In the cell viability test and alkaline phosphatase activity there was no statistical difference between the experimental groups. (Ch and ChHa), but both differed from the control group (p < 0,001). For the drug release scope, two types of hydrogels were synthesized by the emulsion technique: the first, a mixture of the aqueous phase of Ch solution (1 mL) and DNA solution (1 mL) (1:1) and the second, mixture of the aqueous phase of the Ch solution (1mL) and Pectin solution (1 mL) (1:1). Both mixtures were performed in benzyl alcohol (5 mL) with high performance dispersion instrument (31-34000 rpm min-1 for 5 min). After obtaining the gels, 20mg from each group were immersed in an aqueous solution of Propolis Green (PV), at a concentration of 70 µg/mL for 2 h and the release kinetics of PV were analyzed at 25 and 37oC in water and artificial saliva. The obtained specimens were lyophilized and then physically-chemically characterized. The presence of pectin and DNA was confirmed by FTIR. PV sorption induced a significant modification of the gel surface. A phase separation was found between chitosan and DNA. Encapsulation efficiency did not change significantly between 25 and 37oC. The release kinetics in water or saliva presented a two-step mechanism. And the biological results... / Doutor

Orientador: Fauze Ahmad Aouada / Resumo: Com o objetivo de aplicar agroquímicos de uma forma controlada, e reduzir os danos à saúde e ao meio ambiente causados por estes, foram desenvolvidos neste trabalho, dois novos hidrogéis a partir de dois polissacarídeos diferentes carboximetilcelulose (CMC) e quitosana (Qs), suportados em redes de poli (ácido metacrílico)-co-poliacrilamida (PMAA-co-PAAm). Também foi investigada a influência da zeólita nas principais propriedades agroquímicas desses materiais como sorção e dessorção de herbicidas. A estabilidade da zeólita na solução polimérica foi estudada por meio de medidas de viscosidade. Estes comprovaram que a adição de polissacarídeo na solução formadora dos hidrogéis possibilita a obtenção de um hidrogel nanocompósito homogêneo. A incorporação da zeólita nos hidrogéis foi confirmada pela presença das bandas características da zeólita em 798 cm-1 e 600 cm-1 nos espectros de FTIR dos hidrogéis nanoestruturados. Outros indícios de incorporação foram a redução no volume dos poros e a presença de microporos nas paredes dos poros dos hidrogéis, aumento na massa residual dos hidrogéis nanoestruturados a 800ºC, observados nos resultados obtidos por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise termogravimétrica (TG), respectivamente. Constatou-se também que a presença da zeólita reduziu o grau de intumescimento desses materiais, devido ao decréscimo na elasticidade das cadeias poliméricas. Entretanto, nos resultados de dessorção observou-se que a presença da zeólita pode... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In order to apply agrochemicals in a controlled manner, and to reduce the damages to the health and environmental caused by these, two new hydrogels based on carboxymethylcellulose (CMC) and chitosan (Qs) polysaccharides supported on poly(methacrylic acid)-co-polyacrylamide (PMAA-co-PAAm) networks were synthesized. The influence of zeolite on the main properties of these materials such as sorption and desorption was also investigated. The stability of zeolite in the polymeric solution was studied by viscosimetry. These results showed that the addition of polysaccharide in the hydrogel-forming solution enables the obtaining of homogeneous nanocomposite hydrogels. The incorporation of zeolite into hydrogels was confirmed by the presence of spectroscopic bands at 798 cm-1 and 600 cm-1 in the FTIR nanocomposite spectra. Other indicatives were the reduction in pore volume and the presence of micropores in the pore walls of zeolite hydrogels, and increase in the residual mass of nanostructured hydrogels at 800ºC, observed by scanning electron microscopy (SEM) and thermogravimetric analysis (TG), respectively. It was also observed that the presence of zeolite reduced the degree of swelling of these materials, due to the decrease in the elasticity of the polymeric chains. The results of desorption in saline medium show that the hydrogels studied in this work can reduce the presence of Al+3 ions, which in acidic soils are harmful to some crops. These results indicate that the hydrogel... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Fauze Ahmad Aouada / Resumo: Os hidrogéis são polímeros hidrorretentores reticulados, que são capazes de reter e absorver grande quantidade de água. A combinação de polissacarídeos e nanoargila na matriz polimérica otimiza o desenvolvimento de materiais biodegradáveis e nanoestruturados que podem ser utilizados na agricultura. Nesta dissertação foram preparados e caracterizados hidrogéis nanoestruturados biodegradáveis, afim de aplicá-lo como um acelerador no crescimento de mudas de hortaliça. Os hidrogéis foram preparados fixando as concentrações de acrilamida (AAm) em 6% m/v e carboximetilcelulose (CMC) em 1% m/v, e incorporando diferentes concentrações de nanoargila cloisita-Na+. Diferentes quantidades de hidrogéis foram incorporadas ao substrato e investigado a sua eficiência no cultivo de alface. Foram analisadas as propriedades hidrofílicas e cinéticas em água destilada e em soluções salinas. Os hidrogéis demonstraram excelentes resultados de intumescimento. A incorporação de nanoargila na matriz do polímero aumentou a velocidade de absorção de água (indicada pelo aumento da constante cinética k) quando intumescido em água destilada. A formação das redes poliméricas foi confirmada pela análise de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). A difração do raios-x (DRX) e a espectroscopia de energia dispersiva de Raios-X (EDX) permitiu avaliar a conformação das plaquetas de nanoargila e os elementos químicos presente nos nanocompósitos, respectivamente. A microscopia eletrônica... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Hydrogels are water-retainer crosslinked polymers which are able to retain and absorb large quantities of water. The combination of polysaccharides and nanoclay in the polymeric matrix enhanced the development of nanostructured and biodegradable materials and it can be used in agriculture. In this work, nanostructured biodegradable hydrogels was prepared in order to improve germination and seedling quality of lettuce cultivation. The hydrogels were prepared by fixing the concentrations of acrylamide (AAm) in 6% w/v carboxymethylcellulose (CMC) in 1% w/v, containing different nanoclay Cloisite-Na+ concentrations. Different amounts of hydrogel were incorporated to the substrate and investigated their efficiency in lettuce cultivation. Hydrophilic and kinetic properties were investigated in distilled water and in saline solutions. The hydrogels showed excellent swelling degree results. Also, the incorporation of nanoclay in the polymer matrix increased the water absorption speed (indicated by an increase in kinetic constant k) when swollen in distilled water. The formation of polymer networks was confirmed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis. The x-ray diffraction (XRD) and energy dispersive spectroscopy X-ray (EDX) corfimed the conformation of the nanoclay platelets and chemical elements present in the nanocomposite, respectively. The scanning electron microscopy (SEM) showed porous structures morphology with well-defined shapes, but with heterogeneity in... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Neste trabalho foram desenvolvidas micropartículas híbridas em pó constituídas de uma matriz biodegradável de quitosana incorporada de partículas de nanogéis biocompatíveis sensíveis à temperatura e/ou ao pH para controlar a liberação de cetoprofeno e aumentar sua solubilidade. Cetoprofeno foi encapsulado em nanopartículas de poli(Nvinilcaprolactama- co-ácido itacônico-co-dimetacrilato de etilenoglicol) (poli(NVCL-co- AI-co-EGDMA)-cetoprofeno), sintetizadas via polimerização por precipitação, as quais foram incorporadas em matriz de quitosana (95% desacetilada e Mv) com os objetivos de melhorar a adesão das micropartículas híbridas no local de liberação e de auxiliar no controle de liberação do fármaco. As micropartículas híbridas de quitosana/poli(NVCL-co-AI-co-EGDMA)-cetoprofeno foram preparadas por interação eletrostática entre os polímeros dispersos em meio aquoso, seguida de secagem por pulverização (spray drying) a fim de melhorar a estabilidadedas micropartículas. Inicialmente foi realizado um estudo sobre a influência das concentrações de monômeros e de iniciador no diâmetro hidrodinâmico (Dh) e na sensibilidade à temperatura e ao pH das partículas de nanogéis. Duas formulações de nanogéis contendo partículas com diferentes valores de Dh (R51 = 185,9 nm e R50 = 120,6 nm) foram utilizadas para a encapsulação de cetoprofeno. As morfologias das partículas de nanogel e das micropartículas híbridas foram avaliadas por microscopias eletrônicas de transmissão e de varredura, respectivamente. Calorimetria diferencial de varredura (DSC), difração de raios X (DRX) e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) foram utilizadas para analisar as propriedades térmicas, confirmar a encapsulação de cetoprofeno e avaliar qualitativamente a composição dos materiais e interações entre as matrizes poliméricas, respectivamente. Os resultados mostraram que o cetoprofeno foi amorfizado e encapsulado pela matriz de poli(NVCL-co-AI-co-EGDMA), com uma eficiência de encapsulação de 39,6% e 57,8% para as partículas R50 e R51, respectivamente. As matrizes poliméricas de quitosana e de poli(NVCL-co-AI-co-EGDMA) interagiram durante a sua mistura física e durante o processo de secagem, e a cristalinidade da quitosana diminuiu com a incorporação de partículas de nanogel em sua matriz. Os testes de liberação de cetoprofeno in vitro mostraram que as partículas de nanogéis conseguiram controlar a liberação de cetoprofeno e que liberaram 100% do fármaco encapsulado durante 52h de teste, na condição de pH 7,4 e a 37°C. Os testes também evidenciaram que o tamanho das partículas de nanogel foi o parâmetro que mais interferiu na difusão do cetoprofeno pelas partículas, e que a liberação de cetoprofeno foi mais acelerada para as partículas menores (reação R50). Nas mesmas condições de teste, a incorporação das partículas de nanogel na matriz de quitosana causou um retardo na liberação do cetoprofeno, devido à insolubilidade da quitosana no pH 7,4. E os resultados mostraram que para as micropartículas híbridas com maior concentração de partículas de nanogel com relação à massa de quitosana, a liberação de cetoprofeno foi menos acentuada. Isso ocorreu devido ao maior número de interações entre as matrizes poliméricas, o que limitou o contato das partículas de nanogel com o meio de liberação e diminuiu o grau de liberdade de suas cadeias poliméricas. / In this work, powdered hybrid microparticles composed by a chitosan biodegradable matrix embedded with biocompatible and thermo- and pH-responsive particles-based nanogels were developed and used to control the ketoprofen release and to increase its solubility. Ketoprofen was loaded in poly(N-vinylcaprolactam-co-itaconic acid-coethylene glycol dimethacrylate)-based nanogels (poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA)- ketoprofen) synthetized by precipitation polymerization, which were embedded in chitosan matrix (95% deacetilation and Mv) aiming to improve the mucoadhesive properties of hybrid microparticles on the targeted tissue and to support in the control of drug release. Hybrid microparticles of chitosan/poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA)- ketoprofen were prepared by electrostatic interactions between polymers dispersed in aqueous media and spray-dried in order to improve the microparticles stability. First, it was carried out a study about the influence of monomers and initiator concentrations in the size (hydrodynamic diameter) and thermo- and pH-responsiveness properties of particles-based nanogels. Two formulations of nanogels with different particle sizes (R51 = 185.9 nm e R50 = 120.6 nm) were used to encapsulate ketoprofen. The morphology of particles-based nanogels and hybrid microparticles was studied by transmission and scanning electron microscopies, respectively. Differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) were used to study thermal properties, to confirm encapsulation of ketoprofen and qualitatively evaluate the composition of materials and interactions between polymeric matrices, respectively. The results showed that ketoprofen was converted from the crystalline to the amorphous state and was encapsulated by poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA) matrix, with an encapsulation efficiency of 39.6% and 57.8%, for particles R50 and R51, respectively. Polymeric matrices of chitosan and poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA) interacted during their mixture and drying process, and chitosan crystallinity decreased as a result of the incorporation of particles-based nanogels in their matrix. In vitro release tests of ketoprofen showed that poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA)-based nanogels controlled the delivery of ketoprofen and 100% of ketoprofen-loaded has been released after 52h of the tests, carried out in pH 7.4 at 37°C. These tests also showed that the particles-based nanogels size was the parameter that most interfered in the ketoprofen diffusion by particles and that the ketoprofen release from smaller particles (R50 reaction) was faster. Under the same conditions, the incorporation of poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA)-based nanogels in chitosan matrix slowed the ketoprofen release, due to insolubility of chitosan in the media at pH 7.4. The results showed that hybrid microparticles with a higher concentration of particles-based nanogels, with respect to the mass of chitosan, the release of ketoprofen was less pronounced. It was due to the greater number of interactions between the polymer matrices, which limited the contact of particles-based nanogels with the media of release and reduced the degree of freedom of the polymeric chains.

Neste trabalho foram desenvolvidas micropartículas híbridas em pó constituídas de uma matriz biodegradável de quitosana incorporada de partículas de nanogéis biocompatíveis sensíveis à temperatura e/ou ao pH para controlar a liberação de cetoprofeno e aumentar sua solubilidade. Cetoprofeno foi encapsulado em nanopartículas de poli(Nvinilcaprolactama- co-ácido itacônico-co-dimetacrilato de etilenoglicol) (poli(NVCL-co- AI-co-EGDMA)-cetoprofeno), sintetizadas via polimerização por precipitação, as quais foram incorporadas em matriz de quitosana (95% desacetilada e Mv) com os objetivos de melhorar a adesão das micropartículas híbridas no local de liberação e de auxiliar no controle de liberação do fármaco. As micropartículas híbridas de quitosana/poli(NVCL-co-AI-co-EGDMA)-cetoprofeno foram preparadas por interação eletrostática entre os polímeros dispersos em meio aquoso, seguida de secagem por pulverização (spray drying) a fim de melhorar a estabilidadedas micropartículas. Inicialmente foi realizado um estudo sobre a influência das concentrações de monômeros e de iniciador no diâmetro hidrodinâmico (Dh) e na sensibilidade à temperatura e ao pH das partículas de nanogéis. Duas formulações de nanogéis contendo partículas com diferentes valores de Dh (R51 = 185,9 nm e R50 = 120,6 nm) foram utilizadas para a encapsulação de cetoprofeno. As morfologias das partículas de nanogel e das micropartículas híbridas foram avaliadas por microscopias eletrônicas de transmissão e de varredura, respectivamente. Calorimetria diferencial de varredura (DSC), difração de raios X (DRX) e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) foram utilizadas para analisar as propriedades térmicas, confirmar a encapsulação de cetoprofeno e avaliar qualitativamente a composição dos materiais e interações entre as matrizes poliméricas, respectivamente. Os resultados mostraram que o cetoprofeno foi amorfizado e encapsulado pela matriz de poli(NVCL-co-AI-co-EGDMA), com uma eficiência de encapsulação de 39,6% e 57,8% para as partículas R50 e R51, respectivamente. As matrizes poliméricas de quitosana e de poli(NVCL-co-AI-co-EGDMA) interagiram durante a sua mistura física e durante o processo de secagem, e a cristalinidade da quitosana diminuiu com a incorporação de partículas de nanogel em sua matriz. Os testes de liberação de cetoprofeno in vitro mostraram que as partículas de nanogéis conseguiram controlar a liberação de cetoprofeno e que liberaram 100% do fármaco encapsulado durante 52h de teste, na condição de pH 7,4 e a 37°C. Os testes também evidenciaram que o tamanho das partículas de nanogel foi o parâmetro que mais interferiu na difusão do cetoprofeno pelas partículas, e que a liberação de cetoprofeno foi mais acelerada para as partículas menores (reação R50). Nas mesmas condições de teste, a incorporação das partículas de nanogel na matriz de quitosana causou um retardo na liberação do cetoprofeno, devido à insolubilidade da quitosana no pH 7,4. E os resultados mostraram que para as micropartículas híbridas com maior concentração de partículas de nanogel com relação à massa de quitosana, a liberação de cetoprofeno foi menos acentuada. Isso ocorreu devido ao maior número de interações entre as matrizes poliméricas, o que limitou o contato das partículas de nanogel com o meio de liberação e diminuiu o grau de liberdade de suas cadeias poliméricas. / In this work, powdered hybrid microparticles composed by a chitosan biodegradable matrix embedded with biocompatible and thermo- and pH-responsive particles-based nanogels were developed and used to control the ketoprofen release and to increase its solubility. Ketoprofen was loaded in poly(N-vinylcaprolactam-co-itaconic acid-coethylene glycol dimethacrylate)-based nanogels (poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA)- ketoprofen) synthetized by precipitation polymerization, which were embedded in chitosan matrix (95% deacetilation and Mv) aiming to improve the mucoadhesive properties of hybrid microparticles on the targeted tissue and to support in the control of drug release. Hybrid microparticles of chitosan/poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA)- ketoprofen were prepared by electrostatic interactions between polymers dispersed in aqueous media and spray-dried in order to improve the microparticles stability. First, it was carried out a study about the influence of monomers and initiator concentrations in the size (hydrodynamic diameter) and thermo- and pH-responsiveness properties of particles-based nanogels. Two formulations of nanogels with different particle sizes (R51 = 185.9 nm e R50 = 120.6 nm) were used to encapsulate ketoprofen. The morphology of particles-based nanogels and hybrid microparticles was studied by transmission and scanning electron microscopies, respectively. Differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) were used to study thermal properties, to confirm encapsulation of ketoprofen and qualitatively evaluate the composition of materials and interactions between polymeric matrices, respectively. The results showed that ketoprofen was converted from the crystalline to the amorphous state and was encapsulated by poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA) matrix, with an encapsulation efficiency of 39.6% and 57.8%, for particles R50 and R51, respectively. Polymeric matrices of chitosan and poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA) interacted during their mixture and drying process, and chitosan crystallinity decreased as a result of the incorporation of particles-based nanogels in their matrix. In vitro release tests of ketoprofen showed that poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA)-based nanogels controlled the delivery of ketoprofen and 100% of ketoprofen-loaded has been released after 52h of the tests, carried out in pH 7.4 at 37°C. These tests also showed that the particles-based nanogels size was the parameter that most interfered in the ketoprofen diffusion by particles and that the ketoprofen release from smaller particles (R50 reaction) was faster. Under the same conditions, the incorporation of poly(NVCL-co-AI-co-EGDMA)-based nanogels in chitosan matrix slowed the ketoprofen release, due to insolubility of chitosan in the media at pH 7.4. The results showed that hybrid microparticles with a higher concentration of particles-based nanogels, with respect to the mass of chitosan, the release of ketoprofen was less pronounced. It was due to the greater number of interactions between the polymer matrices, which limited the contact of particles-based nanogels with the media of release and reduced the degree of freedom of the polymeric chains.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:30:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-01-30 / The aim of this study was to evaluate the effect of different concentrations of 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) triethyleneglycol dimethacrylate (TEGDMA) on the inhibition of matrix metalloproteinase 2 (MMP-2). Mouse gingival explants were cultured overnight in DMEM and the expression of secreted enzymes was analyzed by gelatin zymography in buffers containing 5 mM CaCl2 (Tris-CaCl2) in 50 mM Tris-HCl buffer with the addition of HEMA and TEGDMA at different concentrations (0.62, 1.25, 2.5 or 5.0% (v/v)). The gelatinolytic proteinase present in the conditioned media was characterized as matrix metalloproteinase by means of specific chemical inhibition with 0.5 mM of EDTA and 0.5 mM of NEM. The matrix metalloproteinases present in the conditioned media were characterized as MMP-2 by immunoprecipitation.The eletrophoretic bands were scanned and the transmittance values were analyzed with ImageJ software. Data was plotted and submitted to linear regression to investigate MMP-2 inhibition as a function of HEMA and TEGDMA concentration. Three major bands were detected in the zymographic assays. Those bands were characterized as MMP-2. Zymogene (72 kDa), intermediate (66 kDa) and active forms of MMP-2 (62 kDa) were inhibited by HEMA and TEGDMA in a dose-dependent way. These findings suggest that HEMA and TEGDMA could inhibit MMP-2 expression even at small concentrations. / O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito de diferentes concentrações de 2-hidroxietil metacrilato (HEMA) e trietilenoglicol dimetacrilato (TEGDMA) na inibição da metaloproteinase da matriz 2 (MMP-2). Tecidos gengivais de ratos foram incubados em DMEM e a expressão das enzimas secretadas foi analisada por zimografia em tampões de incubação contendo 5 mM de CaCl2 (Tris-CaCl2) em 50 mM de Tris-HCl com a adição de diferentes concentrações de HEMA e TEGDMA (0,62; 1,25; 2,5 e 5%) em volume. Para caracterizar as enzimas como MMPs foi realizado ensaio de inibição química específica com 0,5 mM de EDTA (um conhecido inibidor de MMPs) e 0,5 de NEM (um conhecido inibidor de proteinases serinas).Para caracterizar as enzimas como MMP-2 foi realizado o ensaio de imunoprecipitação. As bandas produzidas no gel foram escaneadas e os valores de transmitância foram analizados com o auxílio do programa ImageJ. Os resultados foram submetidos a regressão linear em função da concentração de HEMA e TEGDMA. Três bandas foram identificadas após a zimografia. Essas bandas foram caracterizadas como MMP-2. O zimogênio (72 kDa), a forma intermediária (66 kDa) e a forma ativa da MMP-2 (62 kDa) foram inibidas pelo HEMA e pelo TEGDMA de forma dose-dependente. Nossos resultados sugerem que o HEMA e o TEGDMA podem inibir a expressão da MMP-2 mesmo em pequenas concentrações.