Made available in DSpace on 2014-10-09T12:49:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Composites hydrogels were developed in film shape based on poly vinyl alcohol (PVA) using acidified attapulgite as crosslinking agent. The hydrogel composites were obtained in solution with amounts of attapulgite ranging from 0.05 to 2% in the polymer matrix in order to study its influence on the crystallinity, in the swelling properties and in the release of gentamicin sulphate. The obtained composites were characterized by XRD, FTIR and DSC. According to XRD data the polymer crystallinity is not affected by the clay addition, however, the presence of attapulgite modifies the melting and crystallization temperatures, behavior observed by DSC measures. In general, graphical profile of FTIR showed that there are interactions between PVA and attapulgite. The hydration kinetics at 37°C is independent of pH values and shown to obey the Fickian diffusion mechanism with values of n<0.5. Thus, the viability of hydrogels in drug delivery systems was evaluated by the swelling degree and by in vitro release. These two aspects were dependent on the concentration of the drug. Thus, although preliminaries, the results from release of gentamicin sulphate using PVA/attapulgite composites hydrogels proved be promising for future application. / Foram desenvolvidos hidrogéis compósito na forma de filme a base de poli (álcool vinílico) (PVA) usando a atapulgita acidificada como agente de reticulação. Os hidrogéis compósitos foram obtidos em solução variando a quantidade de atapulgita (0,05-2%) na matriz polimérica visando estudar sua influência na cristalinidade, nas propriedades de intumescimento e na liberação do sulfato de gentamicina. Os materiais preparados foram caracterizados por DRX, FTIR, DSC. Segundo os dados do DRX a cristalinidade do polímero não é afetada pela adição da argila, em contrapartida, a presença da atapulgita altera as temperaturas de fusão e cristalização, comportamento verificado pelo DSC. De maneira geral, o perfil gráfico do FTIR evidenciou que há interações entre a atapulgita e o PVA. A cinética de hidratação a 37°C mostrou ser independente do valor de pH e demostrou obedecer ao mecanismo de difusão fickiana com valores de n<0,5. Desse modo, a viabilidade dos hidrogéis em sistema de liberação de fármacos foi avaliada pelo grau de intumescimento e liberação in vitro. Estes dois aspectos foram dependentes da concentração do fármaco. Assim, apesar de preliminares, os resultados de liberação do sulfato de gentamicina utilizando hidrogéis compósito PVA/ atapulgita mostraram-se promissores para uma futura aplicação.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:43:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06480.pdf: 11629965 bytes, checksum: bb8ef426792486d33f67cd7e2123cc6a (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:46:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07980.pdf: 5791468 bytes, checksum: 2d077456e70a82616ef0f27e1d7f3b6b (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:47:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 08353.pdf: 6590819 bytes, checksum: 6bd431fef4518d9f2aacc4d2c2809274 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP / FAPESP:97/07146-6

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:49:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho foi estudada a formação de membranas para obtenção de compostos dermo-epidérmicos. A porção dérmica foi desenvolvida utilizando-se mistura de polímeros sintéticos, o poli(álcool vinílico) - PVAl ou poli(vinilpirrolidona) – PVP, com polímero natural, a quitosana. As membranas foram reticuladas pela radiação g ou glutaraldeído. A porção epidérmica destas membranas foi formada por queratinócitos cultivados in vitro, os quais foram semeados sobre as membranas correspondentes e verificada sua interação. As membranas que melhor interagiram com os queratinócitos foram aquelas preparadas com quitosana pela reticulação com glutaraldeído, porém não satisfazendo as características mecânicas de manipulação. As membranas que possuíam as melhores características mecânicas, porém com moderada interação com os queratinócitos, foram as compostas de PVAl, liofilizada e intumescida com quitosana. Os componentes foram caracterizados isoladamente, bem como as membranas formadas pelos mesmos. O PVAl foi caracterizado quanto a sua dose gel e a quitosana quanto à determinação das constantes de Mark-Houwink, grau de acetilação e dissolução em diferentes valores de pH. As membranas foram caracterizadas quanto a sua cinética de intumescimento com água. Na membrana de PVAl com quitosana incorporada foi avaliada sua degradação in vitro, determinada sua cinética de intumescimento com a quitosana e estimado o tamanho do poro. As membranas de quitosana reticuladas com glutaraldeído foram caracterizadas quanto à cinética de intumescimento e verificado o possível desprendimento de glutaraldeído. As duas membranas caracterizadas isoladamente foram unidas para formação de uma única membrana, como a parte dérmica do composto, onde a membrana de PVAl incorporada com quitosana foi recoberta com a membrana de quitosana reticulada com glutaraldeído. Quitosanas de outras procedências foram avaliadas na interação com os queratinócitos. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

De acordo com o conceito de sistemas de liberação controlada, o presente estudo foi baseado na utilização de polímeros hidrofílicos biocompatíveis, formadores de hidrogéis, para o desenvolvimento de matrizes na forma de filmes finos. Os polímeros utilizados para a formação das matrizes foram a quitosana proveniente das cascas de camarão, o amido de milho modificado e a poli(N-vinil-2-pirrolidona) - PVP. As matrizes foram reticuladas utilizando glutaraldeído. O fármaco escolhido para testar a capacidade de liberação dos dispositivos foi o anti-inflamatório não esteroidal (AINE) diclofenaco sódico. Para obtenção das matrizes com propriedades adequadas para essa finalidade, foram testadas misturas de quitosana-amido e quitosana-PVP. Após a triagem qualitativa, os dispositivos foram avaliados quanto à citotoxidade, intumescimento máximo, fração gel, parâmetros cinéticos associados à absorção de vapor de água e à capacidade de liberação de diclofenaco sódico in vitro. As formulações de quitosana-PVP foram as que apresentaram melhores propriedades para a aplicação proposta nesse estudo, se destacando a formulação A3, com alto percentual de liberação, boas propriedades de manuseio, poucos componentes na formulação diminuindo o potencial alergênico e aprovação no teste de citotoxicidade em células de camundongo (NCTC) pelo método de incorporação do vermelho neutro. / According to the concept of drug delivery systems, this study has based on the use of biocompatible hydrophilic polymers hydrogels-forming for the development of matrices in the form of thin films. The polymers used for forming the matrices were chitosan from shrimp shells, modified maize starch and poly(N-vinyl-2-pyrrolidone) PVP. The matrices were cross-linked using glutaraldehyde. The drug chosen to test the ability of the devices release was the non-steroidal anti-inflammatory drug (NSAID) sodium diclofenac. Mixtures between chitosan-starch and chitosan-PVP tested to obtain the matrices with suitable properties for this purpose. The devices after qualitative screening had evaluated for cytotoxicity, maximum swelling, gel fraction, kinetic parameters associated with absorbing water vapor and the release of diclofenac sodium able to in vitro. The formulations based on chitosan-PVP were the presents the best properties, in evidence formulation A3, with high percentage of delivery, good handing properties, few compounds/components reducing the allergenic potential and successful in vitro cell viability red uptake cytotoxicity assay, using cell culture mouse cells (NCTC).

Hidrogéis são membranas formadas pela reticulação de cadeias poliméricas, empregados na área farmacêutica como produtos biomédicos. Dentre os principais polímeros selecionados para a síntese de hidrogéis, destaca-se a poliacrilamida (PAAM) devido às suas propriedades como hidrofilicidade e alto grau de intumescimento. Proteínas terapêuticas e enzimas são veiculadas em hidrogéis como carreadores de fármaco ou como dispositivos para tratamento de feridas e escaras na pele. Este trabalho teve como objetivo a síntese de uma membrana à base de PAAM favorável para veiculação de proteínas. As proteínas empregadas foram papaína e albumina de soro bovino (BSA) e as etapas do processo englobaram síntese da membrana, adição das proteínas no sistema, irradiação em condições específicas e caracterização da membrana. Ao utilizar temperaturas criogênicas na síntese e na irradiação das amostras, houve predomínio de reticulação da cadeia polimérica, fato que não ocorria em temperatura ambiente. As membranas foram obtidas com incorporação dos ativos na concentração de 0,2 a 1% (p/p), obtendo-se concentração de PAAM entre 4% a 10% (p/p), as quais receberam irradiação com raios gama provenientes de uma fonte 60Co, na dose de 25 kGy. Nas condições realizadas, as membranas não apresentaram citotoxicidade nem adesão celular, o perfil de liberação das proteínas foi adequado, a papaína manteve sua bioatividade preservada apesar do decaimento biológico e, segundo estudos de carga das moléculas, a membrana possui maior afinidade com a papaína, liberando-a mais lentamente. Desta forma, o método proposto e as membranas obtidas foram apropriados para a obtenção de um biomaterial. / The use of hydrogels for biomedical purposes has been extensively investigated. Polyacrylamide (PAAM) is widely used due to properties such as hydrophilicity and swelling degree. Pharmaceutical proteins correspond to highly active substances which may be applied for distinct purposes. This work concerns the development of radio-synthesized hydrogel for protein release using papain and bovine serum albumin (BSA) as model proteins. The polymer was solubilized (1% w/v) in water and lyophilized. The proteins were incorporated into the lyophilized polymer and the hydrogels were produced by simultaneous crosslinking and sterilization using gamma radiation at 25 kGy under frozen conditions. The produced systems were characterized in terms of swelling degree, gel fraction, crosslinking density, fluid handling capacity, determination pH at point of polymer zero charge and evaluated according to protein release, bioactivity, cytotoxicity and cell adhesion. The hydrogels developed presented different properties as a function of polymer concentration and the optimized results were found for the samples containing 4-10% polyacrylamide. Protein release was controlled by the electrostatic affinity of acrylic moieties of polymer and proteins. This selection was based on the release of the proteins during the experiment period (up to 50 hours), maintenance of enzyme activity and the nanostructure developed. The system was suitable for protein loading and release and according to the cytotoxic assay and cell adhesion it was also adequate for biomedical purposes and this method was able to generate a matrix to protein release.

Dados do Instituto Nacional do C&acirc;ncer revelam 14,1 milh&otilde;es de casos novos de c&acirc;ncer em 2012 em todo o mundo, e a estimativa para 2014/2015 no Brasil aponta para mais 500 mil novos casos. Assim, pesquisas voltadas &agrave; produ&ccedil;&atilde;o de nanopart&iacute;culas e hidrog&eacute;is, constitu&iacute;dos de pol&iacute;meros naturais ou sint&eacute;ticos, s&atilde;o importantes para o desenvolvimento de sistemas destinados &agrave; libera&ccedil;&atilde;o controlada de f&aacute;rmacos antitumorais. Nesse sentido, este estudo visou produzir derivados hidrof&iacute;licos de quitosanas, N,O-metoxi(polietilenoglicol)-g-quitosana, destinados ao encapsulamento e &agrave; libera&ccedil;&atilde;o de f&aacute;rmacos antitumorais. As caracter&iacute;sticas estruturais e f&iacute;sico-qu&iacute;micas dos pol&iacute;meros foram avaliadas por FTIR, RMN 1H, solubilidade em fun&ccedil;&atilde;o do pH, viscosimetria, DRX e TGA. As quitosanas de partida, com diferentes graus m&eacute;dios de desacetila&ccedil;&atilde;o e massas molares m&eacute;dias viscosim&eacute;tricas, QD1x ( = 64,0 &plusmn; 1,1 % e = 495,6 &plusmn; 6,3.103 g mol-1), QD2x ( = 75,8 &plusmn; 0,8 % e = 346,8 &plusmn; 5,8.103 g mol-1) e QD3x ( = 92,3 &plusmn; 0,9 % e = 501,9 &plusmn; 5,9.103 g mol-1), produzidas pela aplica&ccedil;&atilde;o do processo DAIUS &agrave; &#946;-quitina, e quitosana comercial, Q ( = 94,7 &plusmn; 0,7 % e = 82,9 &plusmn; 2,0.103 g mol-1), foram avaliadas quanto aos teores de metais pesados por ICP OES e os resultados comparados aos limites permitidos pela ANVISA e Farmacopeia norte-americana. Teores significativos de metais foram detectados nas quitosanas QD1x, QD2x e QD3x (Ti e Al) e na quitosana comercial (Ni). O emprego de &#945;-metoxipoli(etilenoglicol)-&#969;-carboxi possibilitou a s&iacute;ntese dos derivados PgQD1x, PgQD2x, PgQD3x e PgQ, que apresentaram graus m&eacute;dios de substitui&ccedil;&atilde;o semelhantes ( &#8776; 40%). Os derivados foram hidrossol&uacute;veis em amplo intervalo de pH (1 &ndash; 11) e apresentaram viscosidades intr&iacute;nsecas significativamente inferiores quando comparados &agrave;s quitosanas. Foi observado que a estabilidade t&eacute;rmica e a cristalinidade das quitosanas s&atilde;o inferiores &agrave;s de beta-quitina, enquanto os derivados exibiram maior cristalinidade e s&atilde;o termicamente mais est&aacute;veis quando comparados &agrave;s quitosanas. Em geral, o aumento da raz&atilde;o molar &ndash;NH3+/TPP empregada na prepara&ccedil;&atilde;o das nano e microsuspens&otilde;es de pol&iacute;mero/TPP pelo m&eacute;todo de gelifica&ccedil;&atilde;o i&ocirc;nica resultou no aumento da densidade de cargas positivas nas superf&iacute;cies das part&iacute;culas. Entretanto, a ocorr&ecirc;ncia de numerosas cadeias de mPEG nos pol&iacute;meros N,O-mPEG-g-quitosana levou &agrave; predomin&acirc;ncia das cadeias laterais hidrof&iacute;licas nas superf&iacute;cies das part&iacute;culas, blindando as cargas positivas, favorecendo a hidrata&ccedil;&atilde;o das part&iacute;culas e o aumento dos di&acirc;metros hidrodin&acirc;micos m&eacute;dios. A influ&ecirc;ncia das viscosidades intr&iacute;nsecas dos pol&iacute;meros e das concentra&ccedil;&otilde;es polim&eacute;ricas foi avaliada atrav&eacute;s do par&acirc;metro de recobrimento (c[&#951;]). Essa avalia&ccedil;&atilde;o revelou que os di&acirc;metros hidrodin&acirc;micos m&eacute;dios das part&iacute;culas s&atilde;o diretamente afetados por c[&#951;] nos casos dos sistemas quitosana/TPP, enquanto as viscosidades intr&iacute;nsecas dos derivados N,O-mPEG-g-quitosana s&atilde;o determinantes nos sistemas N,O-mPEG-g-quitosana/TPP. O estudo do comportamento reol&oacute;gico dos hidrog&eacute;is de N,O-mPEG-g-quitosana revelou que G&rsquo; > G&rsquo;&rsquo; nos casos de PgQD3x, PgQD1x e PgQ, o que &eacute; caracter&iacute;stico de gel r&iacute;gido, enquanto que no caso de PgQD2x foi observado G&rsquo;&rsquo; > G&rsquo;, indicando a predomin&acirc;ncia do comportamento viscoso sobre o el&aacute;stico. O ponto de crossover foi observado acima de 38,2 &ordm;C, indicando a forma&ccedil;&atilde;o de hidrogel estruturado termosens&iacute;vel. Assim, pesquisas futuras poder&atilde;o investigar a influ&ecirc;ncia das caracter&iacute;sticas estruturais e f&iacute;sico-qu&iacute;micas destes carreadores polim&eacute;ricos, visando melhor efici&ecirc;ncia de incorpora&ccedil;&atilde;o e libera&ccedil;&atilde;o in vitro de f&aacute;rmacos antitumorais. / Data from National Institute of Cancer show an increase of 14.1 million new cases of cancer over the world in 2012, and the estimate for 2014/2015 in Brazil points to over 500,00 new cases. Thus, research focused on the production of nanoparticles and hydrogels, consisting by natural or synthetic polymers, are important for the development of systems for controlled release of antitumoral drugs. Therefore, this study aimed to produce systems based on hydrophilic derivative of chitosan, N,O-methoxy(polyethyleneglycol)-g-chitosan, for the encapsulation and release of antitumor drugs. The structural and physicochemical characteristics of the chitosan and the polymers were analyzed by FTIR, 1H NMR, solubility as function of pH, viscosimetry, XRD and TGA. The parent chitosan with different average degrees of deacetylation and viscosimetric average molecular weight, QD1x ( = 64,0 &plusmn; 1,1 % e = 495,6 &plusmn; 6,3.103 g mol-1), QD2x ( = 75,8 &plusmn; 0,8 % e = 346,8 &plusmn; 5,8.103 g mol-1) e QD3x ( = 92,3 &plusmn; 0,9 % e = 501,9 &plusmn; 5,9.103 g mol-1), produced applying the USAD to &#946;-chitin, and the comercial chitosan, Q ( = 94,7 &plusmn; 0,7 % e = 82,9 &plusmn; 2,0.103 g mol-1) were analyzed for heavy metal content by ICP OES and the results compared to the limits allowed by ANVISA and US Pharmacopoeial. Significant levels of metals were detected in chitosan QD1x, QD2x and QD3x (Ti and Al) and commercial chitosan (Ni). The use of &#945;-methoxypoly(ethyleneglycol)-&#969;-carboxy enabled the synthesis of derivatives PgQD1x, PgQD2x, PgQD3x and PgQ, which had similar average degree of substitution ( &#8776; 40%). The derivatives were soluble in a broad pH range (1-11) and presented significantly lower intrinsic viscosities as compared to chitosan. It was observed that the thermal stability and crystallinity of chitosan are inferior to &#946;-chitin, while the derivatives exhibit higher crystallinity and are more thermally stable as compared to chitosan. In general, increasing molar ratio of &ndash;NH3+/TPP in the preparation of nano- and microsuspensions of polymer/TPP by ionic gelation method, resulted in an increased positive charge density on the surfaces of the particles. However, the occurrence of a great number of chains of mPEG along the N,O-mPEG-g-chitosan chains led to the predominance of hydrophilic side chains on the surfaces of the particles, shielding the positive charges, favoring the hydration of the particles and the increasing the average hydrodynamic diameter. The influence of the intrinsic viscosities of the polymers and polymer concentrations were evaluated by the overlapping parameter (c[&#951;]). This assessment revealed that the average hydrodynamic diameter of the particles are directly affected by c[&#951;] in the case of chitosan/TPP systems, while the intrinsic viscosities of the derivates N,O-mPEG-g-chitosan are essential for N,O-mPEG-g-chitosan/TPP systems. The study of the rheological behavior of the hydrogels of N,O-mPEG-g-chitosan revealed that G&rsquo; > G&rsquo;&rsquo; in the case of PgQD3x, PgQD1x and PGQ which is characteristic of structured gel, whereas in the case of PgQD2x it was observed G&rsquo;&rsquo; > G&rsquo; indicating the predominance of the viscous behavior over the elastic. The crossover point was observed above 38.2 &deg;C, indicating the formation of structured thermosensitive hydrogel. Thus, future research will investigate the influence of structural and physicochemical characteristics of polymeric carriers, aiming a better incorporation and release in vitro efficiency of antitumor drugs.

Artificial tissue expansion is required to generate new skin prior to reconstructive surgery, in order to compensate for a deficit of healthy tissue. Hydrogel tissue expanders, which expand anisotropically, show great promise in overcoming clinical limitations in the field, thus allowing the technique to be used in a wider range of surgeries. These devices consist of pellets of dry poly(methyl methacrylate-co-vinylpyrrolidone), compressed into discs through a hot compression moulding process. However, a number of significant problems still exist in these devices, and this thesis aims to address these issues. To date, there has been a lack of investigation of the factors governing the behaviour of anisotropic swelling. For this reason, a range of different compression ratios have been investigated, with particular focus on the relationship between the material flow during compression and the swelling behaviour of the resulting device. It was found that samples of the same initial size expand to the same reference swelling dimensions, regardless of compression ratio. During hot pressing, the material flow was found to be governed by slip-stick behaviour at the interface between the hot press and the device, affecting the properties and swelling behaviour of the devices. Based on these findings, devices were developed which could expand from a disc into a non-prismatic shape (dome or wedge). Such devices could reduce complication rates and allow the growth of new tissue with anisotropic resting tension. The devices were tested in a small in vivo trial, where it was shown that there were no adverse effects on the tissue produced, and that the shape of the expander (dome) was retained. As devices are being produced for medical use, understanding the effect of sterilization by &gamma;-irradiation is essential, but to date this has been overlooked in the literature. It was found that γ-irradiation caused an increase in cross-linking in the P(MMA-co-NVP). Whilst this produced little change in swelling behaviour for isotropic devices, in the case of anisotropic devices it caused a change in the shape of expansion, reducing the area of new skin which could be generated by the device. It was found that by reducing the concentration of impurities (residual molecules from the polymer synthesis) the impact of &gamma;-irradiation could be greatly reduced. Finally, controlling the rate of expansion is essential in order to avoid clinical complications. In order to control the rate of expansion, particularly during the initial period of swelling, semi-permeable PDMS coatings were applied to the compressed devices. Coatings of thickness greater than 0.375mm were found to effectively control the rate of swelling, for both cylindrical and non-prismatic shapes. As the coating thickness increased, the maximum swelling size decreased. However, it has been shown that change in height (the parameter which governs the area of skin produced) is affected less than the change in mass or diameter.