Submitted by Anna Carolina Telatin Tognolo null (carol.telatin@hotmail.com) on 2017-08-31T18:27:57Z No. of bitstreams: 1 Defesa_final Anna Carolina Telatin Tognolo.pdf: 2257425 bytes, checksum: 23469d70943bc2e64ecd46da99e37dc2 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-09-01T14:39:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tognolo_act_me_araiq.pdf: 2257425 bytes, checksum: 23469d70943bc2e64ecd46da99e37dc2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-01T14:39:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tognolo_act_me_araiq.pdf: 2257425 bytes, checksum: 23469d70943bc2e64ecd46da99e37dc2 (MD5) Previous issue date: 2017-08-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O câncer é uma das doenças mais desafiadoras e não solucionadas até hoje na medicina moderna. Apesar das terapias padrões como radioterapia, quimioterapia, cirurgia ou combinações desses tratamentos serem efetivos, esses procedimentos apresentam diversos efeitos colaterais. Portanto, há uma vasta investigação por tratamentos alternativos a fim de diminuir os efeitos colaterais dessas terapias. Nanopartículas magnéticas de óxido de ferro (NP) modificadas com polímeros termossensíveis, vêm sendo desenvolvidas como um sistema de liberação controlada de fármaco e hipertermia magnética. Na presença de um campo magnético alternado externo (AC), esses sistemas são aquecidos induzindo a transição do polímero e, consequentemente, liberando o fármaco. Sendo assim, a proposta deste trabalho foi o desenvolvimento de um nanosistema terapêutico multifuncional. Nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro foram sintetizadas, funcionalizadas com o alcoxisilano 3-mercaptopropil – trimetoxisilano (MPTS) e modificadas com o copolímero termossensível Poli(N-isopropilacrilamida-co-dimetilacrilamida), P(NIPAAm-co-DMAAm), para encapsulamento e liberação controlada do fármaco quimioterápico metotrexato e no tratamento por hipertermia magnética. A funcionalização com o MPTS foi confirmada por espectroscopia na região do infravermelho (FT-IR) e pela análise termogravimétrica (TGA). A copolimerização na superfície das nanopartículas foi confirmada pelas técnicas de FT-IR, medidas de potencial zeta, TGA e pela medida do diâmetro hidrodinâmico em função da temperatura. Determinou-se a baixa temperatura crítica de solução (LCST) do copolímero sintetizado, através da espectroscopia no UV-vis em função da temperatura. O valor de LCST determinado foi de 40,5 ºC e está dentro do esperado para aplicações biomédicas. Pela microscopia eletrônica de transmissão (MET), observou-se que as nanopartículas magnéticas apresentaram forma esférica e estreita distribuição de tamanho mesmo após serem modificadas com o copolímero. Os resultados obtidos na magnetermia, mostraram que as amostras aquecem quando são submetidas a um campo magnético externo, atingindo temperaturas esperadas para a hipertermia. E por fim, o encapsulamento e a liberação do metotrexato foram realizados com êxito, sendo que a liberação do fármaco acima da LCST do copolímero, apresentou melhor resultado quando comparado com a liberação abaixo dessa temperatura. / Nowadays, cancer is one of the biggest challenges in medicine. Besides the standards treatments such as chemotherapy, radiotherapy and surgery been affect, those procedures have several sides effects. In order to reduce the sides effects, there is extensive research for alternative treatments. Iron oxide magnetic nanoparticles (NP) modified with thermosensitive polymers, has been developed as a simultaneous system, for drug delivery and for magnetic hyperthermia. In the presence of an alternating magnetic field (AC), this system will be heated, inducing a phase transition of the thermoresponsive polymer and them, consequently releasing the drug inside the tumor cells. Therefore, the proposed of this work is the development of a therapeutic multifunctional nanosystem. Iron oxide magnetic nanoparticles were synthesized, functionalized with the alkoxysilane 3- mercaptopropyl trimethoxysilane (MPTS) and modified with the thermoresponsive copolymer P(NIPAAm-co-DMAAm), for the encapsulation and controlled release of the methotrexate (MTX) and for the magnetic hyperthermia. The surface modification of nanoparticles was monitored by Fourier Transform Infrared spectroscopy (FT-IR). TEM images showed nanoparticles with average size of 10 nm. The hydrodynamic diameter of the nanosystem as a function of the temperature was measured by dynamic light scattering and the hydrodynamic diameter for the P(NIPAAm-coDMAAm) surface modified nanoparticles, changes near 40 °C. Under an alternative AC, the nanosystem showed a high performance for hyperthermia treatment. Drug loading and release rate of methotrexate at different temperatures showed ideal behaviour for its application as drug delivery system.

A doença de Chagas e as leishmanioses são doenças endêmicas tropicais, que afetam milhões de pessoas, especialmente em países subdesenvolvidos, e são responsáveis por série de implicações médicas, sociais e econômicas. Seus agentes etiológicos são protozoários pertencentes à ordem Kinetoplastida, os quais provocam várias manifestações clínicas, dependendo do tipo de protozoário infectante, da imunidade do hospedeiro e da progressão destas infecções. Atualmente, os principais problemas relacionados a estas parasitoses são a carência de fármacos eficazes, a elevada toxicidade dos fármacos disponíveis na terapêutica, bem como o crescente número de casos de resistência. Neste contexto, a busca por novos e melhores quimioterápicos contra essas doenças é urgente. A latenciação é um dos processos que podem ser utilizados com vistas a esse objetivo. Por meio desse processo, o uso de micelas poliméricas como transportadoras de fármacos com a finalidade de prolongar a ação e, consequentemente, diminuir a toxicidade do fármaco, tem sido crescente. Ademais, é possível dirigir a ação dessas formas de transporte por meio de fármacos dirigidos. Face ao exposto, o presente trabalho teve por objetivo a síntese fármacos dirigidos formadores de micelas dos compostos bioativos helenalina e hidroximetilnitrofural, os quais apresentam atividade tripanomicida e leishmanicida. Pretende-se, assim, promover a liberação controlada e a consequente diminuição da toxicidade destes compostos, bem como melhorar suas características físico-químicas. A ação destes compostos será dirigida para macrófagos, no interior dos quais se encontram os parasitos, através da ligação do tiomanosídio como grupo diretor das micelas. / Chagas disease and leishmaniasis are endemic tropical diseases affecting millions of people, especially in underdeveloped countries, being responsible and they are responsible for relevant medical, social and economic matters. Etiological agents for both diseases are protozoa belonging to the Kinetoplastidae order, which cause various clinical manifestations depending on the type of protozoa infecting, the host immunity and the progression of the infection. Currently, the main problems with these parasitic diseases are the lack of effective drugs, the high toxicity of available drugs for their treatment and the growing number of cases of resistance. In this context, the search for new and better chemotherapeutic agents against those diseases is urgent. Latentiation is one of the molecular modification processes that can be used with the aim of achieving this objective. Through this process, the use of micelles as drug carriers with the objective of prolonging its action and, consequently, diminishing its toxicity has been increasing. Besides, it is possible to direct the action of those carriers thourhg the targetd drugs. This said, in this work we studied the synthesis of micelle-forming targeted drugs of the bioactive compounds helenaline and hydroxymethylnitrofurazone, which showed to be trypanomicide and leishmanicide. Thus, promoting the controlled release and the consequent decreasing of the toxicity of those compounds, besides improving their physic-chemical properties are our goal. The action of those compounds will be directed to macrophages, where the parasites, mainly leishmanias, live, by covalent binding of the directed group thiomanoside to the micelles.

Orientador: Prof. Dr. Fernando Carlos Giacomelli / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Biotecnociência, 2017. / O uso de nanopartículas poliméricas vem progressivamente se intensificando nos últimos anos, principalmente em que pese a aplicações na área biomédica. Neste cenário, o foco principal reside na utilização de polímeros biodegradáveis para fabricação de sistemas nanocarregadores de agentes ativos. Particularmente no campo da nanomedicina, a habilidade de se controlar a dimensão de nanopartículas, bem como se entender o perfil de liberação de pequenas moléculas encapsuladas é essencial. Levando-se em conta estas considerações, o objetivo deste trabalho foi fabricar nanopartículas poliméricas biodegradáveis de PCL e PLGA carregadas com a sonda cumarina-6 e analisar as diversas variáveis de formulação a fim de se entender a influência das características estruturais das nanopartículas e a sua relação com o teor encapsulado, eficiência de encapsulação, perfil de liberação e captura celular dos sistemas nanoestruturados. Os sistemas coloidais produzidos foram caracterizados por meio de técnicas de espalhamento de luz dinâmico (DLS), estático (SLS) e eletroforético (ELS) e espectroscopia de fluorescência. A caracterização estrutural detalhada das formulações produzidas sugere que a densidade das partículas, independente das variáveis de formulação, é substancialmente menor do que a densidade dos polímeros sólidos, implicando que as cadeias poliméricas que formam as nanopartículas estão pouco compactadas e por consequência, os sistemas supramoleculares são substancialmente hidratados (os cálculos mostram conteúdos de água formando os agregados entre 72% e 95% volume/volume). As medidas de espectroscopia de fluorescência evidenciaram que é possível produzir sistemas nanocarregadores onde a eficiência de encapsulação atinge valores maiores do que 50%, entretanto, independente das variáveis de formulação, o teor encapsulado nunca ultrapassa 0,4% massa/massa. Acreditamos que os baixos teores de sonda encapsulada estejam essencialmente relacionados a densidade das partículas e a característica de elevada hidratação. As investigações também demonstram que a liberação da sonda encapsulada é essencialmente governada pelo movimento de difusão. Consequentemente, a biodegradabilidade dos poliésteres utilizados na produção dos coloides pode ter efeito apenas na excreção do material polimérico de ambientes biológicos, mas não parece ter efeito no processo de liberação controlada de princípios ativos encapsulados. Por final, foram feitas análises de microscopia de fluorescência e citometria de fluxo para avaliar a influência dos parâmetros estruturais na captura e internalização celular dos sistemas poliméricos nanoestruturados. Os dados mostram que nanopartículas produzidas a partir de tetraidrofurano (THF), portanto maiores parecem ser internalizadas de maneira mais eficiente pelo menos na região de tamanhos investigada. Os dados também mostram serem inconclusivas as influências da hidrofobicidade e carga superficial dos sistemas. / The uses of polymeric nanoparticles came intensifying for a period of time, and are being applicable in the biomedical area. In this scenario, the focus is use biodegradable polymers to production of nanocarrier systems of active agents. Particularly in the field of nanomedicine, the ability to control the size of nanoparticles, as well as understanding the release profile of small-encapsulated molecules, is essential. Taking into account these considerations, the objective of this work was to manufacture biodegradable polymeric nanoparticles of PCL and PLGA loaded with the coumarin-6 probe and to analyze the various formulation variables in order to understand the influence of a structural characteristics of nanoparticles, and their relation with the encapsulated content, encapsulation efficiency, release profile and cellular capture of nanostructured systems. The colloidal systems were produced to characterizing by dynamic light scattering (DLS), static (SLS) and electrophoretic (ELS) techniques and fluorescence spectroscopy. The detailed structural characterization of formulations suggested that density of particles, regardless of a formulation variable, is substantially lower than the density of the solid polymers, implying that polymer chains forming the nanoparticles are poorly compacted and consequently the supramolecular systems are substantially hydrated (the calculations show water contents forming the aggregates between 72% and 95% v/v). The fluorescence spectroscopy measurements showed that it is possible to produce nanocarrier systems where the encapsulation efficiency reaches values higher than 50%, however, regardless of the formulation variables; the encapsulated content never exceeds 0.4% w/w. We believe that the low levels of encapsulated probe are essentially related to particle density and the characteristic of high hydration. The investigations also demonstrate that the release of a encapsulated probe is essentially governed by the diffusion movement. According to biodegradability of polyesters used in the production of colloids may have effect only in the excretion of polymer material from biological environment, but does not appear to have an effect on the controlled release process of encapsulated active principles. Finally, fluorescence microscopy and flow cytometer analyzes the performances to evaluate the influence of structural parameters on capture and cellular internalization of nanostructured polymer systems. The data shows that nanoparticles produced from tetrahydrofuran (THF), therefore larger, appear to be internalized more efficient at least in the region of investigation sizes. The data also shows that the influences of the hydrophobicity and surface charge of the systems was inconclusive.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Drug delivery systems based on gold nanomaterials are regarded as one of the most effective methods for the treatment of cancer. In this work, we developed a nanocarrier based on a thiol-organofunctionalized chitosan and gold nanoparticles (AuNPs)for docetaxel, an antineoplastic drug used for the treatment of lung, prostate, leukemia and malignant melanoma tumors. Initially, chitosan (CS) was modified with cysteine (CYS) by coupling them using N,N′-Dicyclohexylcarbodiimide (DCC). The presence of thiols groups in CS was confirmed by FTIR spectroscopy. Subsequently, AuNPs were synthesized and passivated by sodium citrate. From UV-vis spectroscopy analysis, it was possible to obtain a strong absorbance band at 520 nm, which is related to the localized surface plasmon resonance (LSPR). The size distribution of the nanoparticles was obtained by TEM, showing an average size of around 18nm. Then, a study using UV-vis spectroscopy, DLS, zeta potential and SEM was performed to understand the formation of the nanocomposite AuNPs/CS-SH. In this study, it was observed that the nanoparticles systematically aggregate in the presence of the polymeric matrix, changing their optical and morphological properties through time and amount of CS-SH. The release profile of the DTX with CS-SH was twice as much as the free drug, as well as, the material gave a controlled release up to 48 hours and constant up to 120 hours, unlike the free drug. After that time, the absorbance values remained constant until approximately 80 hours, unlike the free drug. The use of the zero order kinetic model allowed a better understanding of the drug release profile with the material. / Com o advento da nanotecnologia, sistemas avançados de entrega de fármacos têm sido eficazes no tratamento do câncer. Nesse trabalho, desenvolvemos um carreador para o fármaco antineoplásico docetaxel (DTX) a partir do sistema de liberação controlada formado por uma quitosana organofuncionalizada com grupos tióis e nanopartículas de ouro (AuNPs). Para a produção do carreador, a quitosana (CS) foi modificada com cisteína e acoplada por dicicloexilcarbodiimida (DCC). A presença dos grupos tióis na CS foi confirmada pelos espectros obtidos por FTIR. Posteriormente, as AuNPs foram sintetizadas e passivadas pelo método do citrato de sódio e, a partir da espectroscopia de absorção na região do UV-vis, foi possível obter uma banda de absorbância intensa na região de 520 nm. Os diâmetros médios das nanopartículas foram observados por TEM, obtendo um tamanho médio de aproximadamente 18 nm. Na sequência, realizamos um estudo cinético para entendermos melhor o comportamento entre o material produzido e as AuNPs, comprovando a interação destes a partir das medidas de FTIR, essa técnica também foi importante para comprovação da interação entre o fármaco e o material produzido. Complementar a este estudo, as técnicas de DLS, potencial Zeta e MEV foram utilizadas, sendo fundamentais para definirmos a massa ideal da quitosana modificada (CS-SH) nos testes de liberação. O perfil de liberação do DTX com o material foi o dobro em relação ao fármaco livre, bem como, o material proporcionou uma liberação mais lenta, nas primeiras 8 horas e continuou liberando até aproximadamente as 48 horas. Após esse tempo, os valores de absorbâncias permaneceram constantes até aproximadamente as 80 horas, diferentemente do fármaco livre. A utilização do modelo cinético de ordem zero possibilitou um melhor entendimento do perfil de liberação do fármaco com o material. / São Cristóvão, SE

Em face das recentes exigências das agências regulatórias quanto à aprovação de novos fármacos, os estudos de biotransformação têm-se tornado uma etapa indispensável para a identificação e otimização de compostos bioativos. O objetivo desses estudos é identificar, já nas fases iniciais da descoberta de fármacos, candidatos que apresentam propriedades indesejáveis como a (i) presença de metabólitos ativos ou tóxicos; (ii) inibição de enzimas metabolizadoras; (iii) depuração metabólica inadequada, entre outras. Neste estudo, foi realizada a caracterização metabólica e a identificação de possíveis inibidores das enzimas do citocromo P450 de oito promissores candidatos a fármacos, identificados através de ensaios virtuais como inibidores da TcGAPDH, Cruzaina e TcDHODH, todas do Trypanosoma cruzi, agente causador da doença de Chagas. Esses compostos foram testados contra as três principais isoformas do citrocromo P450: CYP 3A4, CYP 2D6 e CYP2C9. Os valores de IC50 de 1,4 µM e 1,3 µM contra a CYP2C9 foram encontrados para os compostos Nequimed53 e Nequimed125, enquanto o Nequimed42 inibiu a CYP 3A4 com um valor de IC50 de 7,12 µM. Posteriormente foi conduzida a caracterização metabólica dos compostos Nequimed53 e 125 com foco na identificação dos principais metabólitos, sítios de metabolismo e vias de biotransformação através da técnica de LC-ESI-QqTOF-MS. Para ambos os compostos, a biotransformação por microssomas extraídos de fígado de ratos deu-se preferencialmente por uma única via dependente de NADPH. No caso do Nequimed54, o metabólito formado apresentou uma variação da razão m/z de +16, indicando a ocorrência da hidroxilação do composto parental, enquanto que para o composto Nequimed125, o metabólito formado apresentou uma variação da razão m/z de -28, condizente com a perda de um fragmento etila do composto parental. / In the light of recent demands from regulatory agencies for the acceptance of new drugs, the biotransformation studies have become an essential step for the identification and optimization of bioactive compounds. The objective of these studies is to identify compounds that have undesirable properties such as (i) the presence of toxic or active metabolites, (ii) inhibition of metabolizing enzymes, (iii) excessive metabolic clearance, inter alia. In this study we characterized the metabolism and cytochrome P450 inhibition of eight compounds identified by virtual screening as inhibitors of TcGAPDH, Cruzain and TcDHODH which are of interest as targets for intervention in treatment of Chagas Disease. These compounds were tested against cytochrome P450 isoforms 3A4, 2D6 and 2C9. IC50 values of 1.4 µM and 1.3 µM against CYP 2C9 were observed for Nequimed53 and Nequimed125.while Nequimed42 inhibited CYP 3A4 with an IC50 of 7.1 µM. Subsequently, we characterized the in vitro metabolism of Nequimed53 and 125 with a focus on metabolite identification and biotransformation pathways using the LC-ESI-MS-QqTOF technique. For each, the biotransformation by rat liver microsomes occurred by a single NADPH-dependent pathway. For Nequimed54, the observed metabolite [M+16]+ indicated hydroxylation of parent compound. The metabolite [M-28]+ observed for Nequimed125 indicated desethylation of the parent compound.

O propacetamol é um pró-fármaco do acetoaminofeno, administrado por via intravenosa, utilizado para o controle da febre e da dor do período perioperatório em terapias do tipo multimodal. No organismo o propacetamol é hidrolisado rapidamente pelas esterases plasmáticas em dietilglicina e acetoaminofeno, seu metabólito ativo, cujo mecanismo de ação é a inibição da síntese de prostaglandinas resultantes da hidrólise do ácido araquidônico pela enzima ciclo-oxigenase 2. Em altas doses, o acetoaminofeno sofre oxidação pela isoforma CYP2E1 do sistema de enzimas do citocromo P450 biotransformando-se em N-acetil-p-benzoquinona imina (NAPQI), um metabólito extremamente reativo e hepatotóxico. Embora seu amplo uso e boa tolerabilidade, observa-se um número reduzido de dados literários sobre o prófármaco alvo ou possíveis metabólitos. Assim, inicialmente investigou-se a aplicação de protocolos existentes na literatura visando à síntese do cloridrato de propacetamol, sendo a rota sintética estabelecida em dois passos reacionais. Logo, uma metodologia clássica usando catálise com iodeto foi eficiente em gerar o pró-fármaco com rendimento global de 25%. Além disso, um método assistido por micro-ondas foi testado a fim de melhorar o rendimento e otimizar as condições reacionais. Este protocolo permitiu isolar o pró-fármaco desejado em excelente rendimento comparado a outras abordagens sintéticas descritas na literatura. Este método também apresenta algumas vantagens adicionais como a ausência de catalisador e um menor volume de solvente no meio reacional. Logo, o cloridrato de propacetamol foi sintetizado em 10 minutos a 120°C com 98% de rendimento. Depois de sintetizado, o pró-fármaco foi submetido à avaliação do efeito antipirético mostrando-se eficiente na inibição da febre estimulada por lipopolissacarídeo (LPS) na dose de 600 mg/kg de massa corpórea, a qual equivale à dose de 300 mg/kg de acetaminofeno. Na última parte deste trabalho foram realizados ensaios de metabolismo in vitro por meio de reações microssomais, a fim de identificar a formação de metabólitos via espectrometria de massas por captura de íons (ion trap), os quais mostraram que o principal metabólito foi o acetaminofeno, já que o uso da estratégia de pró-fármacos em química medicinal objetiva a liberação de fármacos pelo metabolismo enzimático. Portanto, os estudos realizados são considerados satisfatórios, visto que a síntese assistida por microondas foi o melhor método para o preparo do cloridrato de propacetamol em excelente rendimento e a atividade antipirética foi confirmada por meio de ensaios farmacológicos in vivo. Além disso, o presente trabalho pode contribuir com o estudo de metabolismo in vitro usando a espectroscopia de massas como ferramenta analítica na identificação de metabólitos. / Propacetamol is an acetaminophen prodrug of intravenous administration used to control fever and pain of perioperative period in multimodal analgesia therapy. After injection, it is completely converted by plasma esterases into dietylglycine and acetaminophen, its active metabolite whose mechanism of action is the inhibition of prostaglandins, which arose from hydrolysis of arachidonic acid by cyclooxygenase 2. In overdose, acetaminophen is converted to N-acetil-p-benzoquinone imine (NAPQI) by biotransformation mediated by P450 enzymes, mainly CYP2E1. This toxic metabolite is highly reactive and responsible for hepatic injury. The propacetamol has a good tolerability and a wide use, although there are restricted number of articles about it and its possible metabolites. We started the work by investigating the application of some methods described in literature to synthesize the propacetamol hydrochloride in two reaction steps. Thus, a classical methodology using iodine as catalyst was efficient to produce the prodrug in 25% global yield. In addition, a microwave-assisted method was tested to enhance the yield and optimize the reaction conditions. To our delight, it has allowed the isolation of the desired prodrug in excellent yield compared to other synthetics approaches described in literature. This method also has some extra advantages such as the absence of catalyst and lower solvent volume in reaction medium. Therefore, propacetamol hydrochloride was synthesized in 10 min at 120°C in 98% reaction yield. The synthesized molecule was undergone a pharmacologic evaluation and the prodrug was efficient in inhibiting fever induced by LPS. The dosage of propacetamol (600mg/kg) was equivalent to acetaminophen (300mg/kg) to inhibit fever until four hours after administration. The last part of this research was the in vitro metabolism essay by means of microssomal reaction in order to determine the metabolite formation through ion trap tandem mass spectrometry. That essay showed that the main produced metabolite was acetaminophen since the use of prodrug strategy in medicinal chemistry aims the drug release by enzymatic metabolism. In summary, the performed studies may be seen as satisfactory since the microwave-assisted synthesis was the best way to prepare propacetamol hydrochloride in an excellent yield and the antipyretic activity was confirmed by in vivo pharmacologic essays. Furthermore, the present work may contribute with an in vitro metabolism study using mass spectrometry as analytical tool for metabolite identification.

Materiais poliméricos têm sido explorados para o encapsulamento e liberação controlada de moléculas e o CO2-sc é um dos solventes alternativos de maior interesse da indústria farmacêutica para tal, por não deixar resíduos no produto final. Neste trabalho foram sintetizados e caracterizados polímeros do tipo \"core-shell\" tendo como \"core\" poligliceróis hiperramificados, sintetizados via abertura de anel glicidol, iniciados por três diferentes polióis e possuindo dois tipos de \"shell\" contendo grupos acetila, potencialmente compatíveis com CO2-sc. Também foi sintetizada β-Ciclodextrina peracetilada (TA-β-CD) que foi utilizada como molécula encapsulante modelo, por também ser um tipo de poliéter, ser reconhecida pela sua capacidade encapsulante, por ser uma ciclodextrina, e ser solúvel no CO2-sc. O Ibuprofeno foi o fármaco utilizado como modelo de molécula encapsulada, por ser solúvel em CO2-sc e possuir logP intermediário. O primeiro grupo de polímeros foram os poligliceróis peracetilados (PGH-Acs), que possuiam grupos acetilas como \"shell\". O estudo de seu comportamento em CO2-denso (CO2-sc e CO2 líquido próximo ao ponto crítico), pré-requisito para o encapsulamento neste meio, foi avaliado através de experimentos de expansão volumétrica e/ou solubilidade e determinação de pontos de névoa. Estes materiais apresentaram solubilidade total ou parcial, solubilizaram o CO2 e apresentaram expansão volumétrica em sua presença. A incorporação de Ibuprofeno foi realizada com sucesso, alcançando teores pouco maiores do que o apresentado para a TA-β-CD, e se mostrou associada aos valores de temperatura de transição vítrea (Tg) dos polímeros, sendo que a caracterização dos materiais encapsulados sugere que a molécula do fármaco interage preferencialmente com os grupos acetila dos materiais. Os dados do estudo de liberação das moléculas de Ibuprofeno dos materiais encapsulantes foi modelado principalmente segundo o modelo de Weibull e mostrou que ela foi prolongada, para os PGH-Acs, numa escala de horas e que foi menos lenta quanto mais hidrofílico o polímero, enquanto a liberação apresentada pela TA-&#946-CD foi imediata. Com o propósito de alcançar maiores teores de encapsulamento e liberações mais prolongadas, o segundo grupo de polímeros, com maior massa molar foi proposto. Este grupo foram os polímeros estrela PGH-PVAcs, contendo os mesmos cores dos polímeros anteriores, porém possuindo como \"shell\" cadeias lineares de poliacetato de vinila, sintetizadas via polimerização por Transferência Reversível de Cadeia por Adição-Fragmentação (RAFT). Os PGH-PVAcs solubilizaram o CO2 e apresentaram expansão, mas não foram solúveis neste solvente. A comparação do comportamento de todos os materiais estudados mostrou que a presença de grupos acetila é determinante para a sua CO2-filicidade, devido a interações específicas do tipo ácido-base de Lewis. Para os PGH-PVAcs, também houve encapsulamento do Ibuprofeno, os seus teores atingiram valores seis vezes maior do que os obtidos pelos PGH-Acs e também apresentaram associação com os valores de Tg dos polímeros. A liberação a partir deste materiais também foi prolongada, mas agora numa escala de dias e/ou meses. Os materiais obtidos se mostraram CO2-fílicos e capazes de encapsular Ibuprofeno em CO2-sc, sendo que o seu comportamento em CO2 denso, sua capacidade encapsulante e suas características de liberação podem ser modulados pela composição de sua estrutura \"core-shell\". / Polymeric materials have been explored for encapsulation and controlled release of molecules and sc-CO2 is one of the alternative solvents with most interest for the pharmaceutical industry for this purpose, for it does not leave traces at the final product. In this work, core-shell type polymers were synthesized and characterized. The polymers had hyperbranched polyglycerols initiated by three different polyols and synthesized through ring opening polymerization of glicidol, as cores; and had two diferente types of shells, bearing acetyl groups, potentially compatible with sc-CO2. Also Peracetilated β-Cyclodextrin (TA-β-CD) was synthesized, to be used as the model encapsulating material, because it is also a kind of polyether, is known for its encapsulating capacity, for being a cyclodextrin, and is soluble in sc-CO2. The Ibuprofen was the model drug chosen for the encapsualtion because it is soluble in sc-CO2 and has an intermediary logP. The first group of polymers were the peracetilated polyglycerols (PGH-Acs), bearing acethyl groups as their \"shell\". The behavior of those materials in dense CO2 (sc-CO2 and liquid CO2), pre-requisite for the encapsulation using this media, was evaluated through experiments of volumetric expansion and/or solubility and determination of cloud points. These materials presented solubility (total or partial), solubilized the CO2 and presented expansion in its presence. The incorporation of Ibuprofen was successfully performed, reaching levels slightly higher than the one presented by the TA-β-CD, and it showed to be associated with the values of the glass transition temperature (Tg) of the polymers; the characterization of the encapsulated materials suggests that the molecule of the drug interacts preferentially with the acetyl groups of the materials. The data of the release study of the Ibuprofen molecules from the encapsulating materials was modelled mainly through the Weibull model and showed, for the PGH-Acs materials, that the release was prolonged for a time scale of hours and was faster as the hydrophilicity of the polymers increases, while the release of Ibuprofeno from the TA-β-CD was immediate. Aiming to reach higher levels of encapsulation and also more prolonged releases, a second group of core-shell polymers, with a higher molar mass was proposed. This group was the one of the star polymers PGH-PVAc, having the same cores as the other polymers, but bearing as shell, linear chains of polyvinyl acetate, synthesized via Reversible Addition-Fragmentation Transfer (RAFT) Polymerization. The PGH-PVAc presented expansion, solubilized the solvent, but where not soluble in it. The comparison of the behavior of all studied materials showed that the presence of the acetyl groups is determinant for their CO2 -philicity and this because these groups and CO2 show specific interactions of the Lewis acid-base type. For the PGH-PVAcs the incorporation of Ibuprofen was also successfully performed and their levels reached six times higher than the ones obtained for the PGH-Acs and also presented association with the values of the Tg of the polymers. The release from these materials are also prolonged, but now in a time scale of days/months. The obtained materials have shown to be CO2-philic and able to encapsulate Ibuprofen in CO2-sc media. Their behavior in dense CO2, their encapsulation ability and the characteristics of the release can be modulated through the composition of their core-shell structure.

Os estudos de bioequivalência são realizados em humanos, por meio da administração dos medicamentos em estudo pela mesma via extravascular, sob condições experimentais padronizadas, seguida pela determinação das concentrações plasmáticas do fármaco em função do tempo. Nestes estudos considera-se que curvas estatisticamente semelhantes de decaimento sanguíneo de fármacos produzem o mesmo resultado em termos de eficácia e segurança. A partir das curvas de concentração em função do tempo obtidas, determinam-se os parâmetros farmacocinéticos Cmax, tmax e ASC. A bioequivalência entre dois produtos é estabelecida por meio do IC 90%, que deve estar entre 80 a 125% para os parâmetros farmacocinéticos Cmax e ASC. O cronograma de coleta de amostras biológicas é um dos aspectos mais críticos no planejamento de estudos de bioequivalência, pois este afeta diretamente a determinação dos parâmetros farmacocinéticos utilizados na avaliação da bioequivalência. Outro aspecto importante relacionado a este tipo de estudo é a diferença de teor entre os produtos a serem submetidos ao estudo de bioequivalência, que segundo a legislação brasileira vigente, deve ser menor ou igual a 5%. Neste trabalho foram avaliados diferentes cronogramas de coleta de amostras sangue, avaliando-se o impacto destes no resultado final de um estudo de bioequivalência e, além disso, a influência da diferença de teor de fármaco entre dois produtos que levaria à bioinequivalência também foi investigada. Para tanto simulações matemáticas e um estudo in vivo foram conduzidos. O fármaco modelo escolhido foi a cefadroxila, por apresentar características farmacocinéticas e farmacodinâmicas ideais. O programa Microsoft Office Excel 2003 foi utilizado para simular as concentrações plasmáticas e determinar o IC 90%. As simulações foram feitas por meio de dois modelos: modelo baseado em máximos e mínimos de parâmetros farmacocinéticos, e modelo baseado em coeficientes de variação intra e inter-individuais do fármaco. Dez diferentes doses, entre -10% a 20% da dose referência, e 6 cronogramas de coleta foram avaliados. O estudo in vivo foi realizado com quatro doses diferentes de cefadroxila. A bioequivalência entre as doses e em diferentes cronogramas de coleta foi avaliada em 24 voluntários sadios do sexo masculino. Os voluntários receberam as quatro doses do estudo em desenho cruzado, em quatro períodos e quatro seqüências, com washout de 7 dias entre as doses. As concentrações plasmáticas de cefadroxila, até 8 horas após a administração, foram determinadas por cromatografia líquida de alta eficiência com detecção DAD. Os parâmetros farmacocinéticos tmax, Cmax e AUC0-t foram determinados nas diferentes doses e cronogramas de coleta, sendo que o critério para estabelecer-se a bioequivalência foi baseada nos resultados do IC 90% dos parâmetros farmacocinéticos Cmax e AUC0-t. Os resultados obtidos nas simulações mostraram boa correlação com os dados reais obtidos a partir de estudos in vivo. As simulações baseadas em coeficientes de variação intra e inter-individuais descreveram melhor os resultados observados no estudo in vivo. De acordo com os resultados obtidos no estudo in vivo pode-se concluir que cronogramas de coletas com menos amostras são tão eficientes quanto cronogramas de coletas com mais amostras, desde que o tempo de tmax esteja incluído. Em relação ao teor de fármaco, concluiu-se que dois produtos com diferença de teor menor ou igual a 11% ainda são bioequivalentes e que diferença maior ou igual a 14% resultam em bioinequivalência. Observou-se ainda que o parâmetro farmacocinético ASC0-t é mais sensível que Cmax para detectar diferenças. / Bioequivalence studies are designed to compare the in vivo performance of different formulations of the same drug or different drug products by a randomized crossover study. Pharmacokinetic parameters are obtained from the drug concentration-time profile in blood, serum, or plasma. The most frequently used pharmacokinetic parameters are area under the plasma or blood concentration-time curve (AUC), maximum concentration (Cmax) and time to achieve maximum concentration (tmax). Bioequivalence is concluded if the average bioavailability of the test formulation is within (80%, 125%) that of the reference formulation, with a certain assurance, that is, an equivalence criterion of 80% to 125% for assessment of bioequivalence based on the ratio of average bioavailability is employed. The logarithmic transformation is used for AUC and Cmax. Accuracy in measuring pharmacokinetics parameters directly affects accuracy of bioequivalence tests. Since the number of blood samples per patient is limited, sampling points should be chosen such that the time concentration profile is adequately defined so as to allow the calculation of relevant parameters. According to guidelines proposed by the National Agency of Sanitary Vigilance of Brazil (ANVISA), bioequivalence studies can be conducted only if the difference in drug content between the reference and test product is less than or equal to 5%. The goals of this study are to evaluate the influence of differences in amount of active moiety present in the formulation and possibility of reducing the number of sampling points in bioequivalence studies and to discuss the impact of these parameters in bioequivalence conclusions. For these approaches, simulations and an in vivo study were done. The drug selected was cefadroxil. Cefadroxil presents ideal pharmacokinetics and pharmacodynamics characteristics for this kind of study, such as high bioavailability, low intra and intersubject variability, short elimination rate and wide therapeutic range. Microsoft Office Excel 2003 software was used to simulate drug concentration-time profiles for different doses and several sampling schedules, and to determine 90% confidence interval. Simulations were done by two models: a) based on assumed maximum and minimum pharmacokinetic parameters values; b) based on assumed intra and intersubject variability. Ten different doses, ranging from -10% to 20% of the reference dose, and six sampling schedules were evaluated. The in vivo study was performed with four different cefadroxil doses. Their relative bioavailability were evaluated in 24 healthy volunteers who received a single oral dose of each preparation. An open, randomized clinical trial designed as four-periods and four sequences crossover with 7-days washout between doses was employed. Plasma samples for assessments of their cefadroxil concentration by HPLC-DAD were obtained over 8 h after administration. Pharmacokinetics parameters tmax, Cmax and AUC0-t were evaluated using different doses and sampling schedules. For the purpose of bioequivalence analysis Cmax and AUC0-t were considered. For each schedule, to claim bioequivalence in average bioavailability, a 90% confidence interval was constructed for ratio of average between test and reference products and compared with (80%, 125%) limits. If the constructed confidence interval falls within the limits, then the two formulations are considered bioequivalent. The results obtained by simulate time-concentration profiles, showed good correlation with real data. Comparing the results obtained through in vivo study and the two simulations models, the simulations based in intra and intersubject variability was more predictive. In conclusion, no significant differences were found between sampling schedules evaluated, since the sampling time around tmax were maintained in sampling schedules. Bioinequivalence was observed when the difference between cefadroxil doses was higher than 14%. The parameter AUC0-t was more sensitive than Cmax to detect differences.

A aplicação da técnica de leito de jorro na secagem de pastas têm sido objeto de inúmeras investigações nos últimos anos, devido a possibilidade de obtenção de produtos de alta qualidade em uma operação de reduzido custo. No presente trabalho, avaliou-se a influência dessa técnica sobre as características e o desempenho de liberação de microcápsulas contendo diferentes fármacos modelo. Microcápsulas de caseína-pectina contendo indometacina e paracetamol foram preparadas por coacervação e posteriormente secas por leito de jorro e por spray drying. Após a secagem por leito de jorro, verificou-se uma redução na quantidade de indometacina recuperada a partir das microcápsulas. Não se observou segregação do fármaco durante a operação de secagem por leito de jorro, indicando que a reduzida recuperação do mesmo foi resultado do estabelecimento uma interação fármaco-polímero, a qual ocorre especificamente entre a caseína e a indometacina. A avaliação físico-química desses materiais indicou que a interação proposta possui natureza covalente e os estudos in vivo de atividade antiinflamatória das microcápsulas contendo indometacina mostraram a irreversibilidade dessa ligação em ambiente biológico. A metodologia de estímulo resposta foi avaliada e otimizada para a determinação do tempo de residência das microcápsulas em leito de jorro. Apesar de confiáveis, os valores de tempo de residência obtidos não puderam ser correlacionados à formação da interação fármaco-polímero, por se apresentarem estáveis quando da variação das condições operacionais do secador. Por outro lado, a vazão e a temperatura do ar de secagem mostraram influência significante sobre a formação da referida interação. Posteriormente à investigação da interação indometacina-caseína, foi avaliada a funcionalidade das microcápsulas obtidas por leito de jorro e por spray drying. Para tanto, foram realizados estudos de liberação in vitro, os quais mostraram a similaridade entre os perfis de dissolução da indometacina do paracetamol independentemente do método de secagem empregado. Uma exceção está na formulação não reticulada contendo indometacina, que apresentou um elevado nível de ruptura após a secagem por leito de jorro. Os dados obtidos na avaliação da funcionalidade dos sistemas juntamente com a constatação experimental do maior aproveitamento energético na secagem por leito de jorro, permitem considerar que a utilização dessa técnica na secagem de microcápsulas é promissora, visto que a interação fármaco-polímero discutida nesse trabalho é específica e dependente do tipo de fármaco encapsulado / The use of spouted bed technique in the drying of paste has been subject to many researches in the past years due to the possibility of obtaining high quality products at low cost. In present work the influence of this technique on microcapsule drug delivery systems performance was evaluated. Casein-pectin microcapsules with entrapped indomethacin and acetaminophen were prepared using the complex coacervation method. Thereafter the coacervates were dried using the spouted bed and spray drying techniques. After spouted bed drying an interaction between indomethacin and casein was observed, with reduction of drug recovery from microcapsules. The mass balance studies showed the absence of indomethacin segregation during spouted bed drying, which indicates drug-polymer interaction. This interaction was not observed for acetaminophen. The physico-chemical evaluation suggests that the indomethacin interaction had covalent nature and in vivo studies showed its stability under enzymatic biological conditions. The microcapsule residence time during spouted bed drying was determined using a validated and optimized stimulus response method. Despite the reliable results obtained it was not possible to determine the influence of residence times on drug-polymer interaction due to the stability of those values with operational conditions. On the other hand air temperature and air flow rate during spouted bed drying affected significantly the degree of drug polymer interaction. In order to evaluate the spouted bed and spray dried microcapsule?s performance a dissolution study was performed. The results showed very similar drug release, with exception for the non-crosslinked formulations dried in spouted bed. These microcapsules were ruptured by spouted bed mechanical stresses. The results obtained on the microcapsules performance evaluation and the characteristics of thermal efficiency and high evaporative capacity of spouted bed demonstrate the potential application of casein-pectin spouted bed drying

Este documento de Tese é o resultado de um trabalho de pesquisa voltado à análise cristalográfica de novas formas sólidas cristalinas derivadas de fármacos antirretrovirais, diante do contexto da engenharia de cristais para o desenho das novas formas sólidas, e principalmente diante da ótica da análise das densidades de carga, o que permitiu um entendimento mais acurado da estrutura eletrônica molecular desta classe de compostos. Compostos farmacêuticos antirretrovirais do tipo inibidores nucleosídeos da transcriptase reversa (INTRs), são de grande importância, uma vez que são amplamente usados na terapêutica antirretroviral, principalmente contra o vírus HIV. Nesse contexto, são conhecidos alguns problemas associados na manufatura destes fármacos, principalmente aos processos de extração e purificação dos fármacos Lamivudina (3TC) e Emtricitabina (FTC). Diante desta problemática, a engenharia de cristais fornece uma solução, mediante o planejamento racional de formas sólidas (sais, cocristais, solvatos, polimorfos, etc.) que apresentam maior estabilidade e facilitem principalmente o processo de purificação em grande escala. Daí surge a importância de estudar a estrutura molecular das diferentes formas sólidas derivadas destes fármacos, sendo uma das principais técnicas para este estudo a difração de raios X em monocristais (DRXM). Neste trabalho um total de nove novas formas sólidas foram avaliadas e reportadas, com uma discussão detalhada das conformações moleculares e supramoleculares. Entretanto, é realizada uma análise das densidades de carga mediante métodos experimentais, uma vez que foram conduzidos experimentos de DRXM em alta resolução, em virtude da boa qualidade dos cristais que algumas das formas sólidas apresentaram. Desta maneira foi possível propor modelos de densidade de carga experimentais construídos mediante o formalismo de Hansen & Coppens, utilizando refinamento por mínimos quadrados baseados nos dados de difração em alta resolução. Por último, com o intuito de ter um estudo mais completo e detalhado da estrutura eletrônica, foram realizados cálculos teóricos de primeiros princípios em condições gasosas e periódicas de contorno. Desta forma, é apresentada uma sinergia entre os resultados obtidos pelas análises das distribuições de densidade de cargas de algumas formas sólidas, com os resultados gerais da engenharia de cristais e, portanto, concluir e extrapolar alguns aspectos importantes, principalmente no que se refere às energias associadas com as interações intermoleculares. A sinergia dos estudos de engenharia de cristais e de densidade de carga, é um tipo de pesquisa pouco publicada dentro da área da cristalografia de pequenas moléculas. / This Thesis is the result of the research proposal aimed to the crystallographic analysis of new crystalline solid forms derived from antiretroviral drugs, in the context of the crystal engineering for the design of the new solid forms, mainly since the viewpoint of the charge density analysis, which allowed an accurate comprehension of the molecular electronic structure of this kind of compounds. Antiretroviral drug compounds of nucleoside analog reverse-transcriptase inhibitors (NRTI) type, are of great importance once they are large used in the antiretroviral therapy, mainly against the HIV. In this context, some problems are known regard to the manufacture process of these drugs, mainly in the extraction and purification procedures of the lamivudine (3TC) and emtricitabine (FTC) drugs. On this issue, the crystal engineering provides an answer, through the rational planning of solid forms (salts, cocrystals, solvates, polymorphs, etc.) that exhibit an increased stability and facilitate mainly the large-scale purification process. Hence is important to study the molecular structure of the diverse solid forms derived from these drugs, mainly through the single-crystal X-ray diffraction (SCXD) experiments. In this research a total of nine new solid forms were assessed and reported, along with a detailed discussion of the molecular and supramolecular conformations. Meantime, it was carried out an analysis of the experimental charge density, once it was performed high-resolution SCXD experiments, since some of the solid forms showed good quality single crystals. In this way, it was possible to propose models of experimental charge density through the Hansen & Coppens formalism, using least-square refinement against high-resolution X-ray diffraction data. Finally, with the aim to have a more complete and detailed study of the electronic structure, it was also carried out first principles theoretical calculations in gas-phase and periodic boundary conditions. Thus, it is shown a synergy between the results obtained by the analysis of the charge density distributions of some solid forms and the crystal engineering results and, therefore, to conclude and to extrapolate some important aspects, mainly involved with the intermolecular interaction energies. The synergy of the crystal engineering and charge density studies is a kind of research little published, within the small molecule crystallography area.