Orientadores: Ângela Maria Moraes, Paulo de Tarso Vieira e Rosa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T17:27:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sacchetin_PriscilaSoaresCosta_D.pdf: 18116107 bytes, checksum: a46dd208ddd43d66ee2bb2d29e98cc46 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: No presente trabalho propôs-se a formação de carreadores orais compostos pelos polímeros sintéticos PLA (poli(L-ácido lático)), PLGA (poli(50/50 DL-ácido lático-co-glicólico)) e PCL (policaprolactona) para a construção de sistemas de liberação controlada de 17a-metiltestosterona (MT) pelo método de precipitação das soluções pelo uso de CO2 supercrítico como antisolvente. A influência da pressão, da concentração hormonal, dos polímeros e da vazão da solução polimérica foi analisada. Partículas de PLA com diâmetros entre 5,4 a 20,5 mm foram eficientemente produzidas, observando-se que o aumento na concentração da solução polimérica foi capaz de produzir partículas menores e que o aumento da vazão de solução polimérica resultou em aumento no tamanho das partículas produzidas. Não foram observados efeitos sobre a morfologia e distribuição de tamanhos das partículas com a variação da pressão. Notaram-se também nas partículas de PLA mudanças nas características mecânicas e físicas do polímero, como a redução da temperatura de transição vítrea do polímero. A produção de partículas de PLA na presença de MT resultou em aumento no tamanho médio e alterações nas características morfológicas superficiais das partículas. Praticamente não se observaram alterações na temperatura de transição vítrea e de fusão das partículas quando estas foram produzidas na presença de MT. As análises de potencial zeta das partículas mostraram que estas possuem forte tendência à floculação. Obtiveram-se também partículas de PLA/PCL a partir da mistura destes polímeros a razões de 1/9 a 1/1 m/m. Altas concentrações de PCL provocaram aumento no diâmetro médio das partículas, que se mostraram mais agregadas e rugosas. A eficiência de incorporação de MT nestas partículas variou de 25,6 a 64%. Verificou-se a alteração do comportamento térmico das partículas quando altas concentrações de MT foram empregadas, notando-se a formação de estruturas mais amorfas. As partículas de PLA/PLC não se mostraram estáveis quando submetidas aos ensaios de potencial zeta. Partículas de PLA/PLGA foram também produzidas, apresentando diâmetros médios que variaram de 23 a 98 mm. A eficiência de incorporação de MT foi igualmente ampla, entre 41 a 90%. A cristalinidade das partículas foi afetada pelo processo, sendo que a presença de MT levou à formação de estruturas mais amorfas e porosas. A cinética de liberação da MT foi analisada in vitro pela exposição das partículas a soluções com diferentes valores de pH. As menores taxas de liberação foram obtidas para as partículas de PLA, enquanto as partículas de PLA/PCL e PLA/PLGA produziram comportamentos similares entre si. Observou-se que a quantidade de partículas teoricamente necessárias durante o tratamento de reversão sexual de tilápias do Nilo variou conforme a composição dos dispositivos, sendo estes valores entre 34 a 88 g de partículas/kg de ração / Abstract: In this work, the aim was to produce oral carriers consisting of the synthetic polymers PLA (poly(L-lactic acid)), PLGA (poly(50/50 DL-lactide-co-glycolide)) and PCL (polycaprolactone) by the precipitation of the polymer solutions using supercritical CO2 as an antisolvent for the controlled release of 17?-methyltestosterone (MT). The influence of pressure, hormone and polymers concentration, as well as of the flow rate of the polymer solution on the formation of these devices was analyzed. PLA particles with diameters between 5.4 to 20.5 mm were efficiently produced; increases in the concentration of the polymer solution resulted in smaller particles, while increasing the flow rate of polymer solution caused an increase in particle mean diameter. No significant effects on morphology and size distribution of the particles were observed with pressure variation. Changes in the mechanical and physical characteristics of the PLA particles were also noticed, as reduction in the glass transition temperature of the polymer. PLA particles prepared in the presence of MT showed larger average diameters and changes in surface morphology. The presence of MT did not result in changes of the glass transition and fusion temperatures of the particles. Zeta potential analyzes showed that the particles have a strong tendency to flocculate when exposed to aqueous solutions. PLA/PCL particles were obtained from the mixture of these polymers at ratios from 1/9 to 1/1 w/w. High concentrations of PCL caused increased formation of particles with greater mean diameters, which were rougher and had a higher tendency to aggregate. The incorporation efficiency of MT ranged from 25.6 to 64%, accompanied by an increase in mean diameter. Changes in the thermal behavior of the particles were observed when high concentrations of MT were used, which led to the formation of more amorphous structures. PLA/PLC particles were not stable when subjected to tests of zeta potential. PLA/PLGA particles were also produced, with mean diameters ranging from 23 to 98 mm. The incorporation efficiency of MT was also broad, varying from 41 to 90%. The process affected the crystallinity of the particles, and the presence of MT led to more amorphous and porous structures. The behavior of the PLA, PLA/PCL and PLA/PLGA particles regarding the in vitro release kinetics of MT was analyzed through exposure of the obtained systems to different pH conditions. The lowest release rates were observed for PLA particles, while the PLA/PCL and PLA/PLGA particles showed similar performances. It was observed that the theoretical amount of particles needed for the sex reversal treatment of tilapia varied according to the composition of the devices (polymer type and ratio, as well the quantity of MT). Depending on the device, the daily required amounts of particles can vary between 34-88 g particles/kg of fish feed / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Carlos Raimundo Ferreira Grosso / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-03T18:23:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Correa_RenataMukai_M.pdf: 13500100 bytes, checksum: 565403535c4481aa54c2bbd82994ce84 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Este trabalho visou a produção de microcápsulas capazes de reter proteínas, para serem utilizadas na tentativa de substituição dos organismos vivos usados na alimentação de larvas de peixes. Quatro diferentes polissacarídeos: alginato, carragena, goma gela na e pectina; todos com capacidade de formação de gel por polimerização iônica foram utilizados, individualmente e em associação, para obtenção de cápsulas e microcápsulas. A fabricação se deu através de uma bomba peristáltica (cápsulas) e de um aspersor capilar com alta pressão (microcápsulas). Foram construídos diagramas de fase para determinação das regiões sol, gel e sinerése. Parâmetros como flutuabilidade, solubilidade, morfologia e tamanho das cápsulas e microcápsulas foram avaliados, sendo determinantes na posterior escolha e utilização de cápsulas e microcápsulas para fins voltados ao cultivo de peixes. A capacidade de liberação de proteína pela microcápsula foi investigada em matrizes úmidas e secas por liofilização, em períodos pré-determinados utilizando caseína (proteína modelo) e um sistema composto desta proteína com a introdução de gordura vegetal hidrogenada. Ensaios de digestibilidade in vitro foram conduzidos para verificar o acesso enzimático à proteína encapsulada. Os resultados apresentados pelos digramas de fase mostraram a capacidade da goma gelana e carragena de formarem géis sem adição de cálcio a partir das concentrações poliméricas de 0,75 e 1,2%, respectivamente. Os diagramas também indicaram a predominância de um dos polímeros componente da mistura (binária, ternária ou quaternária) utilizadas na fabricação das microcápsulas. Todas as microcápsulas estudadas mostraram insolúveis após a geleificação e cura. A flutuabilidade das cápsulas úmidas sem recheio variou de 21,7s (pectina-alginato) a 6,5s (carragena-alginato). A flutuabilidade das microcápsulas úmidas e secas por liofilização contendo proteína e gordura foram superiores a 4 horas. O tamanho variou de variou de 1,5 a 2 mm para cápsulas (microscópio estereoscópico) e de 8 a 870 mm (Iaser scattering) com média de 1501-1 para microcápsulas. Quanto a morfologia, as cápsulas e microcápsulas apresentaram formas esféricas em sua maioria, multinucleadas com distribuição do recheio por toda extensão da matriz. A secagem em liofilizador causou uma perda parcial da forma esférica das microcápsulas mantendo, no entanto, sua integridade física. Os sistemas poliméricos envolvendo somente proteína revelaram diferentes perfis de liberação proteíca, com maior liberação observada para matriz de alginato (100%) e menor para matriz obtida da mistura ternária pectina-gelana-alginato (10%), após 240 minutos em solução. Com a inclusão da gordura no sistema foi observada uma redução significativa (p<0,05) na liberação de proteína pela microcápsula. A menor liberação foi observada para as microcápsulas liofilizadas. A digestibilidade in vitro das microcápsulas indicou o acesso das enzimas à proteína encapsulada com níveis consideráveis (medida proteolítica >40% e queda de pH >70%) de digestibilidade comparada a caseína livre, para todos os sistemas estudados / Abstract: This research aimed at producing microcapsules capable of retaining proteins, with the objective of substituting the live organisms used in larval fish feed. Four different polysaccharides: alginate, carrageenan, gelan gum and pectin were used, all having the capacity to form gels by ionic polymerization both individually and in association, in order to produce capsules or microcapsules. The capsules were produced using a peristaltic bomb and the microcapsules using high -pressure capillary aspersion. Phase diagrams were constructed to determine the regions of sol, gel and syneresis. Parameters such as floatability, solubility, morphology and capsule/microcapsule size were evaluated, these parameters determining the subsequent choice and use of capsule or microcapsule in fish breeding. The protein liberating capacity of the microcapsule were investigated in moist and freeze-dried matrices after pre-determined periods, using casein (model protein) and a system composed by casein with the introduction of hydrogenated vegetable fat. In vitro digestibility trials were carried out to verify enzyme access to the encapsulated protein. The results presented by the phase diagrams showed the capacity of both gelan gum and carrageenan to form gels as from polymeric concentrations of 0.75 and 1.2% respectively, without the addition of calcium. The diagrams also indicated the predominance of one of the component polymers of the mixture (binary, ternary or quaternary) used in the production of microcapsules. Ali the microcapsules studied were shown to be insoluble after jellification and curing. The floatability of the moist unfilled microcapsules varied from 21,7s (pectin-alginate) to 6,5s (carrageenan-alginate). The floatability of both moist and freeze-dried microcapsules containing protein and fat was greater than 4 hours. The size of the capsules varied from 1,5 to 2 mm (§tereoscopic microscopy) and that of the microcapsules from 8 to 870 ).lm (Iaser scattering) with a mean of 150).lm. With respect to morphology, both the capsules and microcapsules were mostly spherical and multinucleated, the filling being distributed throughout the matrix. Freeze-drying resulted in a partial loss of the spherical form of the microcapsules, which nevertheless retained their physical integrity. The polymeric systems filled with only protein showed different protein liberation profiles, with greater liberation being observed for the alginate matrix (100%) and lesser liberation by the ternary mixture of pectin-gelan-alginate (10%), after 240 minutes in solution. The inclusion of fat in the system resulted in a significant reduction (p<0.05) in protein liberation by the microcapsule. The lowest degree of liberation was observed for the freeze-dried microcapsules. The in vivo digestibility of the microcapsules indicated access of the enzymes to the encapsulated protein, with considerable levels of digestibility (proteolytic mean >40% and a pH fall of >70%) in all the systems studied, as compared to that of free casein / Mestrado / Mestre em Alimentos e Nutrição

Orientador: Francisco Benedito Teixeira Pessine / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T11:11:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barboza_AnaClaudiaRuedaNery_D.pdf: 6657696 bytes, checksum: 97ec0acb030267fe87c6983093726afb (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O objetivo foi deste trabalho foi obter, caracterizar e avaliar suspensões aquosas de micropartículas poliméricas bioadesivas para liberação sustentada do antisséptico digluconato de clorexidina (CHG), trabalhando somente em meio aquoso e com substâncias reconhecidamente biocompatíveis e de baixa toxicidade, para potencial aplicação na cavidade bucal. As micropartículas foram obtidas por complexação dos polieletrólitos quitosana e alginato de sódio, com auxílio de íons cálcio, e da clorexidina. O método de obtenção desenvolvido permitiu obter suspensões com distribuição de diâmetros de partículas adequada e boa estabilidade. Através de delineamento experimental fatorial, avaliou-se o efeito dos principais componentes da suspensão sobre o diâmetro médio das micropartículas e sobre a incorporação de CHG. A liberação de CHG em meio simulador da cavidade oral (saliva artificial) ocorreu de forma gradual e por longos períodos, indicando existência de interação entre o ativo, de natureza catiônica, e as terminações aniônicas do biopolímero alginato. A cinética de liberação de sistemas onde tais interações ocorrem é complexa e sua compreensão envolve diversos fenômenos físico-químicos, que se procurou identificar e discutir. Realizou-se, de forma simplificada, a modelagem da cinética de liberação através do modelo matemático semiempírico de Peppas-Korsmeyer, o que também indicou a combinação de diferentes fenômenos influenciadores da liberação. Testes preliminares de eficácia antimicrobiana indicaram que a clorexidina do sistema de liberação sustentada manteve sua eficácia sobre os microrganismos padrão avaliados em comparação com a clorexidina livre / Abstract: The objective of this project was to obtain, characterize and evaluate aqueous suspensions of bioadhesive polymeric microparticles for sustained release of the antiseptic chlorhexidine digluconate (CHG), working in aqueous media and with substances recognized as biocompatible and of low toxicity, for potential application to the oral cavity. Microparticles were obtained by complexation of the polyelectrolytes chitosan and sodium alginate, with pre-gelation by calcium ions, and CHG. The method of obtention developed resulted in suspensions with adequate particle size distribution and good stability. Through factorial experimental design, the effect of main suspension components on the median particle diameter and CHG incorporation was evaluated. Chlorhexidine release in oral cavity simulating media (artificial saliva) occurred gradually and for extended periods, indicating the presence of interactions between the cationic active substance, and the anionic moieties of the alginate biopolymer. The release kinetics where those interactions occur is somewhat complex and its understanding involves various physicochemical phenomena that we tried to identify and discuss. Simplified modeling of the release kinetics through the Peppas-Korsmeyer semi-empirical mathematical model was done, also indicating the combination of various release-influencing phenomena. Preliminary microbiological tests indicated that sustained-release CHG kept its efficacy against standard microorganisms evaluated in comparison to free CHG / Doutorado / Físico-Química / Doutora em Ciências

Orientador: Claudio Airoldi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T11:26:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_CintiadosSantos_D.pdf: 3684874 bytes, checksum: 818c9e07a2f155ac52889f6ddcf9deab (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O biopolímero quitosana foi quimicamente modificado com aminas após a prévia proteção do grupo amino com benzaldeído. A reação de proteção forneceu o biopolímero BZL, que foi ativado com epicloridrina (EAC). A presença do grupo epóxido, proveniente da interação com a epicloridrina permitiu a inclusão de 2-aminometilpiridina, 2-aminopiridina, 4-aminopiridina, tetraetilenopentamina, 1,3-(aminopropilimidazol), 1-(2-aminoetil)piperazina e 1,4-bis(3-aminopropil) piperazina. Após a remoção do benzaldeído foram obtidos os biopolímeros CTN, C2MF, C4MF, TETF, IZLF, 2PPF e 3PPF, respectivamente, os quais foram caracterizados por análise elementar, difração de raios X, ressonância magnética nuclear do núcleo de carbono no estado sólido e espectroscopia na região do infravermelho. As caracterizações comprovaram o sucesso da reação de proteção dos grupos amino, bem como da remoção do benzaldeído. Os biopolímeros foram aplicados na remoção dos cátions metálicos cobre e cádmio, bem como na remoção dos corantes azul reativo 15 (RB-15), verde brilhante (BG), amarelo reativo (RY) e azul reativo (RB). Os experimentos foram realizados pelo método de batelada e os resultados obtidos foram ajustados à regressão não linear dos modelos de Langmuir, Freundlich e Sips, obtendo-se melhores ajustes ao último modelo. Os biopolímeros demonstraram uma melhor afinidade pelo cobre e dentre os corantes utilizados, uma melhor afinidade por RY. Os biopolímeros C2MF, C4MF, CTN, IZLF e TETF também foram carregados com os fármacos ibuprofenato de sódio (IBU) e diclofenaco de sódio (DCLO). Os estudos de liberação foram realizados em fluidos corpóreos simulados, obtendo-se perfis de liberação mais lentos para o DCLO. Através da calorimetria isotérmica foi investigado o processo de interação IBU ou Cu2+ com os biopolímeros. Os resultados indicaram processos endotérmicos, espontâneos e entropicamente favoráveis para o fármaco e exotérmicos, espontâneos e entalpicamente favoráveis para o cátion / Abstract: The chitosan biopolymer was chemically modified with amines after prior protection of the amino groups with benzaldehyde. The protection reaction provided the BZL biopolymer, which was activated with epichlorohydrin (EAC). The presence of epoxide groups derived from the epichlorohydrin allowed the inclusion of 2-aminomethylpyridine, 2-aminopyridine, 4-aminopyridine, tetraethylenepentamine, 1,3-(aminopropylimidazole), 1-(2-aminoethyl) piperazine and 1,4-bis(3-aminopropyl) piperazine. After bezaldehyde removal CTN, C2MF, C4MF, TETF, IZLF, 2PPF and 3PPF biopolymers were obtained, respectively, which were characterized by elemental analysis, X-ray diffraction, nuclear magnetic resonance of carbon nucleus in the solid state and infrared spectroscopy. The characterizations confirmed the success of protective reaction of amino groups as well as the benzaldehyde removal. The biopolymers were applied for the removal of copper and cadmium and also for reactive blue 15 (RB-15), brilliant green (BG), reactive yellow (RY) and reactive blue (RB) dyes. The experiments were carried out by batch method and the results were fitted with non-linear regression of the models of Langmuir, Freundlich and Sips, where the better fit was obtained using the last model. The biopolymers demonstrated better affinity for copper and among the dyes used, the best affinity was observed for RY. The C2MF, C4MF, CTN, TETF and IZLF biopolymers were also loaded with sodium ibuprofen (IBU) and diclofenac (DCLO) drugs. The release investigations were performed in simulated body fluids, resulting in slower release profile for DCLO. Through isothermal calorimetry processes, the interaction of IBU or Cu2+ with biopolymers was studied. The results indicated endothermic, spontaneous and entropically favorable processes for the drug and exothermic, spontaneous and favorable enthalpy process for the cation / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutora em Ciências

Orientadores: Nelson Eduardo Duran Caballero, Silvia Stanisçuaski Guterres / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T14:13:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camargo_ZaineTeixeira_D.pdf: 3911237 bytes, checksum: 891d323a5b01460e5b5c5e924fab41ac (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Nesse trabalho, foram preparadas nanocápsulas (NC) que consistem em um núcleo oleoso (sistema reservatório) e uma parede polimérica, nas quais se empregou o óleo palmitato de retinila (PR) e o polímero biodegradável poli(D,L-lactídeo) (PLA). Além desse sistema, nanoemulsões (NE, sem a parede polimérica) e nanoesferas (NS, matriz polimérica) foram preparadas para efeito de comparação. Utilizou-se ainda, moléculas modelos solubilizadas no núcleo oleoso do PR, a benzofenona-3 (BZ3) e a baicaleína (BAI). As NC foram caracterizadas quanto à eficiência de encapsulamento, estabilidade física e química, distribuição de tamanhos e potencial zeta. As NC e NE apresentaram tamanhos médios de 200 nm (P.D.I=0,1), potencial zeta de aproximadamente -10 mV (emprego de surfactante não-iônico), sendo estáveis físico-quimicamente por 4 meses a aproximadamente 4 °C e 28 °C. Realizou-se ensaios de citotoxicidade e fototoxicidade das nanoestruturas em queratinócitos (HaCat) e fibroblastos (BALB/c 3T3), observando-se que as NC apresentam citotoxicidade apenas a elevadas concentrações, sendo assim, apresentam-se viáveis para aplicação dérmica. Medidas de calorimetria diferencial de varredura (DSC) evidenciaram que as nanoestruturas apresentam abaixamento de picos de fusão em comparação às misturas físicas e que devido à baixa proporção, a BZ3 não influencia os eventos térmicos das nanoestruturas, enquanto que o surfactante Span 60 aumenta a largura do pico de fusão do PR, o que sugere sua solubilização no núcleo das NC. A análise morfológica das partículas pela técnica de microscopia eletrônica de transmissão (TEM) mostrou que as NC apresentam capacidade de deformação. Para melhor investigação desta propriedade, utilizou-se experimento de extrusão em membranas de poros de menores tamanhos. No ensaio, observou-se que as NC permeiam as membranas de policarbonato quando adicionado PEG-8L, um surfactante empregado para aumentar a permeação de lipossomas elásticos devido ao aumento da molhabilidade dos poros da membrana. Preparou-se o derivativo polimérico com o cromóforo azul do Nilo (AN) através da formação de ligação covalente dos ácidos carboxílicos terminais e amina do AN. Tal polímero foi empregado em ensaio de permeação cutânea por célula de difusão vertical de Franz e sua avaliação por microscopia de varredura a laser confocal (CLSM). Os ensaios revelaram que a fluorescência da parede polimérica e a do PR apresentam-se em mesma profundidade na pele, o que evidencia a permeação do carreador ao invés de uma liberação do ativo. Em quantificação das NC na pele, observou-se que, o PR atinge a célula receptora e é encontrado em camadas da epiderme/derme e camada córnea. Desta forma, esse trabalho contribuiu através da obtenção de um sistema de NC bastante promissor para o armazenamento da vitamina A, bem como no carreamento de bioativos a camadas mais profundas da pele. / Abstract: In this work, we have prepared nanocapsules (NC) that are drug-reservoir vesicular systems, in which the shell is polymeric. Retinyl palmitate (RP) was encapsulated for the first time as an oil core with poly(D,L-lactide) (PLA) shell. Nanospheres (NS, without oil core), nanoemulsions (NE, without polymer shell) and niosomes (NI, without oil and polymer) were prepared for comparison. Further, NC were used to encapsulate two model molecules, benzophenone-3 (BZ3) and baicalein (BAI). These systems were characterized and tested by a range of techniques, including encapsulation efficiency and stability by HPLC dosage, pH, size distribution and zeta potential measurements. Dynamic Light Scattering (DLS) measurements on the nanocapsules showed a monomodal peak at 200 nm (polydispersity = 0.10). The zeta potential was -10 mV (by using non-ionic surfactant). The NC system was stable for at least 4 months around 4 °C and 28 °C . Cytotoxicity and phototoxicity assays were performed in keratinocytes (HaCat) and fibroblasts (BALB/c 3T3), showing that the NC are cytotoxic only at high concentrations. Differential scanning calorimetry (DSC) showed a decrease in the fusion temperatures of the nanostructures in comparison to mixed raw materials. BZ3 incorporation did not change thermal events, and also larger fusion peak of RP was observed by incorporating liposoluble surfactant Span 60. In addition, TEM images suggested that the PLA nanocapsules display some elastic characteristic. For a better investigation, permeation through 50 nm pores of two crossed membranes at transepidermal pressure were evaluated and showed that NC are able to cross the membranes when PEG-8L is used, which is a surfactant commonly used in order to increase the pore wettability in assays with elastic liposomes. The PLA were additionally functionalized with Nile blue dye (NB) by a covalent bond formation. This PLA-NB labeled material was used in the nanostructures preparations before permeation studies by Franz diffusion cells. Both fluorescence from the RP and functionalized polymer, were found in the same depth in the skin, showing that the nanocarrier is able to permeate the skin, instead of a release of the active. The quantification by HPLC showed that after 24 h permeation studies the RP is found in the receptor chamber. Overall, these novel and versatile polymeric NC show a huge potential for pharmaceutical applications due to their excellent permeation through the skin which makes this system particularly attractive for drug delivery applications, such as in transcutaneous applications. / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Orientador: Nelson Eduardo Durán Caballero / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-27T11:57:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BerniNeto_EliasAntonio_D.pdf: 2747484 bytes, checksum: 572541fe31adfbc199cbcb02da6c1cbe (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O Brasil se destaca por ter uma das maiores pecuárias bovinas do mundo,movimentando cerca de R$ 164 bilhões ao ano. Contudo, este setor apresenta ainda algumas dificuldades, principalmente relacionadas com a sanidade dos animais. Dentre as principais patologias responsáveis por perdas podemoscitar o ataque de ectoparasitas,como o Boophilumicroplus, que gera perdas da ordem de US$ 4 bilhão ao ano, e a mastite bovina (inflamação no ubre de vacas) causada por microorganismos como Staphylococcus aureus e a Escherichia colie que gera perdas nos valores de U$ 185 por animal ao ano. Baseado nesses fatos, a área de nanoliberação ou drug release foi escolhida como alternativa para aumentar a eficácia dos carrapaticidas e dos medicamentos usados no combate a mastite. Com o uso de nanopartículas poliméricas de poli(?-caprolactona) (PCL) eutilizando a técnica de nanoprecipitação ou deslocamento do solvente recobertas com o polímero quitosana, foi possível aumentar tanto a estabilidade como asolubilidade dos ativos, bem como diminuir sua toxicidade contra células 3T3. Foram estudados 4 sistemas distintos, QS_PCLnp (sem ativo), QS_PCLnp _ami (contendo o ativo amitraz), QS_PCLnp_flu (contendo o ativo fluazuron) e QS_PCLnp_vio (contendo o ativo violaceína). O sistema QS_PCLnp_vioapresentou um tamanho de 260±10 nm e carga superficial de +30±2 mV, com uma concentração final de violaceína de 180 ?g mL-1eeficiência de 91±1% para uma capacidade de encapsulamento de 11±1% em relação a massa de PCL, sendo testado contra as bactérias E. coli e S. aureus no combate a Mastite bovina. O sistemaQS_PCLnp_amiapresentou o tamanho de 275±30 nm e carga superficial de +43±7 mV, com uma concentração final de amitraz de 1,0 mg mL-1e eficiência de 77±1% para uma capacidade de encapsulamento de 39±1% com relação a massa de PCL. Já o sistema QS_PCLnp_flu apresentou o tamanho de 295±35nm com um potencial zeta de +44±10econcentração de 0,5 mg mL-1 de fluazurono, onde obteve-se uma eficiência de 89±1% para uma capacidade de encapsulamento de 22±1% com relação a massa de PCL. Sendo que os sistemas QS_PCLnp_ami e QS_PCLnp_flu foram usados no combate ao carrapato B. microplus. Em todos os sistemas contendo ativos foi observado que os mesmos estavam dispersos molecularmente na matriz polimérica interna de PCL bem como na camada superficial de quitosana, influenciando na estabilidade estérica das nanopartículas no pH acima de 7. Todos os sistemas se mostraram estáveis em soluções salinas deconcentração de 1,25 mol L-1de NaCl e com o aumento da temperatura até 50°C. No estudo da mastite,o sistema QS_PCLnp_vio mostrou uma maior ação contra a S. aureus, enquanto que a violaceína pura se mostrou mais eficaz contra a E. coli,resultados que possibilitam um estudo de um sistema híbrido contendoQS_PCLnp_vio e violaceína pura. No caso do combate ao carrapato B. microplus o uso dos sistemas QS_PCLnp_ami e QS_PCLnp_flu em conjunto, possibilitou uma dose menor do ativo fluazuron do que a praticada comercialmente, deixando o animal livre de carrapatos por um período de 28 dias, necessitando de espaços maiores entre os banhos daqueles praticados atualmente / Abstract: Brazil plays a pivotal role in livestock market, moving around R$ 164 billions per year. However, this market shows yet some difficulties, mainly related to the health of animals being the main pathologies which affect the ectoparasites such as Boophilus microplus that generates losses of US$ 4 billion per year, and bovine mastitis (inflammation of the udders of cows) caused by microorganisms such as Staphylococcus aureus and Escherichia coli, that generates losses in the amounts of US$ 185 per cow per year. For this reason the drug release was chosen as an alternative to increase the effectiveness of acaricides and drugs used against bovine mastitis. Using polymeric nanoparticles of poly (?-caprolactone) (PCL) coated with the polymer chitosan, and synthesized by displacement solvent technique was possible to increase both stability and solubility assets as well as decreasing its toxicity against 3T3 cells. In this work, 4 different systems were studied, QS_PCLnp (without assets), QS_PCLnp_vio (containing the active violacein) QS_PCLnp_ami (containing the active amitraz) and QS_PCLnp_flu (containing the active fluazuron). The QS_PCLnp_vio system showed a size of 260±10 nm and surface charge of +30±2 mV, with a final concentration of 180 mg mL-1 of violacein and efficiency of 91±1% for a loading capacity of 11±1% compared with PCL mass, this system were being tested against the bacteria S. aureus and E. coli against bovine mastitis. The QS_PCLnp_ami system shows a size of 275±30 nm and surface charge of +43±7 mV, with a final concentration of 1.0 mg mL-1 of amitraz, and an efficiency of 77±1% for a loading capacity of 39±1 % compared with PCL mass, while QS_PCLnp_flu shows a size of 295±35 nm and surface charge of +44±10 mV and 0.5 mg ml-1 of fluazuron, which gave an efficiency of 89±1% for a loading capacity of 22±1% compared with PCL mass. Both system QS_PCLnp_ami and QS_PCLnp_flu were used against B. microplus. All systems shows molecularly dispersed active compound in the polymer matrix of PCL inside and the surface layer of chitosan influencing the steric stability of nanoparticles in pH above 7. All systems were stable in saline concentration of 1.25 mol L-1 of NaCl and with temperature increase up to 50°C. In the study of mastitis, the QS_PCLnp_vio system showed greater activity against S. aureus, while the pure violacein is more effective against E. coli. This result motivates a study of a hybrid system contain QS_PCLnp_vio and pure violacein. In the case of B. microplus tick were used QS_PCLnp_ami and QS_PCLnp_flu together, which provided a lower dose of the active fluazuron than commercially practiced, leaving the animal free of ticks for a period of 28 days, requiring larger spaces between the bathing those currently practiced nowadays / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Orientador: Nelson Eduardo Durán Caballero / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-27T13:02:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bueno_CamilaPedrosoSilveira_M.pdf: 80017692 bytes, checksum: afdb5714b60ba879bf69cbd031077a1d (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Um dos principais problemas da quimioterapia, atualmente, é o uso de fármacos extremamente citotóxicos, cuja falta de especificidade acarreta na ação sob todos os tipos de células, incluindo as saudáveis, gerando efeitos colaterais intensos, que prejudicam a terapia em si. Nesse sentido, os nanomateriais oferecem uma opção terapêutica valiosa, pois podem conjugar especificidade e liberação sustentada do fármaco, prevenindo-o de ser degradado prematuramente e permitindo o uso de menores doses. A fim de desenvolver um sistema do tipo drug depot que servisse como plataforma para a liberação sustentada de fármacos, foram produzidas, neste trabalho, formulações baseadas em nanopartículas mesoporosas de sílica e hidrogel de Pluronic F-127, associadas a dois fármacos individualmente: doxorrubicina e sildenafila. As nanopartículas mesoporosas de sílica são boas alternativas para uso médico, pois são biocompatíveis e possuem grande volume de poros, atuando como carreadoras, promovendo a liberação sustentada do fármaco. O Pluronic F-127 atua como agente gelificante e promove uma liberação prolongada das nanopartículas e do fármaco incorporado, uma vez que é um polímero termo-reversível que permite a formação de um hidrogel à temperatura ambiente. A doxorrubicina é um antibiótico antitumoral de largo espectro, amplamente usada no tratamento de diversos cânceres, que atua ligando-se ao DNA e induzindo apoptose celular. Por sua vez, a sildenafila faz parte de uma classe de inibidores da enzima fosfodiesterase-5, cuja expressão aparece aumentada em diversos carcinomas e, por isso, seu papel na progressão tumoral vem sendo amplamente estudado. Após estudar os aspectos físico-químicos envolvendo os componentes dos sistemas, como estabilidade coloidal e interações entre as nanopartículas e biomoléculas presentes no meio biológico, as formulações foram testadas contra câncer de próstata quimicamente induzido em ratos. Os resultados mostram que as nanopartículas possuem um papel determinante no quadro de melhora de tumor, minimizando, também, a toxicidade do antitumoral / Abstract: One of the largest problems of chemotherapy currently is the use of highly cytotoxic drugs with lack of specificity, thus damaging all kinds of tissues, including healthy cells. This leads to aggressive side effects that jeopardize the therapy itself. In this context, nanomaterials emerge as a valuable therapeutic option, as they can provide the specificity to target tumor tissues and a sustained release of the drug, preventing the drugs premature degradation and allowing lower doses. Aiming to develop a drug depot system that would act as platform for the sustained release of drugs, this project proposed to develop formulations based on mesoporous silica nanoparticles and Pluronic F-127 hydrogels, associated with two drugs individually: doxorubicin and sildenafil. The mesoporous silica nanoparticles are good alternatives for biomedical use because of their biocompatible features and their great pore volume, acting as carriers and providing sustained release. Pluronic F-127 acts as the gelling agent and provides a prolonged release of the nanoparticles and the loaded drug, since it is a thermo-reversible polymer that allows the formation of a hydrogel at room temperature. Doxorubicin is an antibiotic and antitumor of large spectra, largely used to treat several types of cancer and acts binding the DNA and inducing cell apoptosis. Sildenafil, in turn, is part of a class of inhibidors of the enzyme phosphodiesterase-5, which expression is increased in many carcinomas and which role in tumor progression has been largely studied. After studying physico-chemical aspects involving the systems produced, such as the colloidal stability, release profile, and the interactions of the nanoparticles with the biomolecules present in biological medium. The formulations were also tested in rats with chemically induced prostate cancer. The results show that the nanoparticles play a determinant role on the improvement of tumor conditions, also reducing doxorubicin's toxicity / Mestrado / Físico-Química / Mestra em Química

O processo de microencapsulação vem sendo bastante aplicado em alimentos e um dos objetivos que vem se destacando atualmente é o controle da liberação do agente ativo no tempo e local desejado. Portanto, o objetivo do trabalho foi microencapsular agentes refrescantes (xilitol e mentol) a aplicá-los em gomas de mascar, objetivando prolongar a duração da sensação de refrescância. Xilitol e mentol foram microencapsulados utilizando o método de coacervação complexa. As microcápsulas foram caracterizadas quanto ao tamanho médio, morfologia (microscopia ótica, confocal e eletrônica de varredura), cor instrumental, higroscopicidade, umidade, atividade de água (Aw), solubilidade em água, isotermas de sorção, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), comportamento térmico (por Caloria Diferencial de Varredura - DSC), eficiência de encapsulação e controle de liberação. As gomas de mascar foram produzidas no laboratório de pesquisa e desenvolvimento de uma indústria de alimentos. Oito formulações foram produzidas, sendo quatro com as microcápsulas e quatro com os ingredientes livres. As gomas foram analisadas em relação à umidade, Aw e cor instrumental; por meio da análise do perfil de textura (TPA) avaliou-se a dureza, elasticidade, mastigabilidade e a coesividade das gomas. Análise de tempo-intensidade (TI) das gomas de mascar foi realizada com 19 provadores treinados para avaliar a duração da sensação de refrescância fornecida por esses ingredientes. As microcápsulas obtidas apresentaram características adequadas para aplicação em alimentos, como tamanho médio de partículas de aproximadamente 100 &micro;m e baixos valores de umidade, Aw, solubilidade e higroscopicidade. Por meio da microscopia confocal e da análise de FTIR confirmou-se que os núcleos foram completamente encapsulados pelo material de parede, demonstrando o sucesso da técnica empregada. A eficiência de encapsulação foi alta para o mentol, mas relativamente baixa para o xilitol. Por meio da análise de DSC constatou-se que o xilitol e o mentol passam do estado cristalino para o estado amorfo após o processo de microencapsulação, o que não interfere nas propriedades do mentol, mas no caso do xilitol sim, pois sua refrescância é atribuída ao seu calor de dissolução endotérmico. As gomas de mascar apresentaram baixos valores de Aw e umidade, o que favorece a estabilidade microbiológica. Em relação ao perfil de textura, observou-se que a presença do xilitol melhorou os parâmetros de textura das gomas, pois as gomas produzidas com este composto apresentaram os menores valores de dureza, mastigabilidade e elasticidade. A presença das microcápsulas não interferiu significativamente em nenhum dos parâmetros de textura analisados. A análise de TI confirmou que as microcápsulas foram hábeis para promover liberação gradual do mentol e do xilitol, pois a refrescância das gomas de mascar contendo as microcápsulas durou mais tempo que as gomas de mascar com os ingredientes livres. / The microencapsulation process has been widely applied in food and one of the aims that have been highlighted is to control the release of the active agent at the desired time and local. Therefore, the objective was to microencapsulate cooling agents (menthol and xylitol) to apply them in chewing gum, aiming to prolong the feeling of freshness. Xylitol and menthol were microencapsulated using complex coacervation method. The microcapsules were characterized by particle size, morphology (optical microscopy, confocal and scanning electron), instrumental color parameter, hygroscopicity, moisture, water activity (Aw), solubility, sorption isotherms, Fourier transform Infrared Spectroscopy (FTIR), thermal behavior (Differential Scanning Calorie -DSC), encapsulation efficiency and release control. The chewing gums were produced in the research and development laboratory of a food industry. Eight formulations were produced, four with microcapsules and four with free ingredients. The gums were analyzed for moisture, Aw and instrumental color parameter; by texture profile analysis (TPA) was evaluated hardness, springiness, chewiness and cohesiveness of the gum. Analysis of time-intensity (TI) of chewing gum was conducted with 19 trained panelists to evaluate the duration of the freshness sensation provided by such ingredients. The microcapsules obtained had characteristics suitable for application in foods such as average particle size of approximately 100 &micro;m and low levels of humidity, Aw, solubility and hygroscopicity. By confocal microscopy and FTIR analysis it was confirmed that the cores were completely encapsulated by wall material, ensuring the success of the technique. The encapsulation efficiency was high in menthol microcapsules but relatively low for xylitol microcapsules. By the DSC analysis it was found that xylitol and menthol crystalline state transform to the amorphous state after the microencapsulation process, which does not affect the properties of menthol, but in the xylitol yes, because their freshness is attributed to its endothermic heat of dissolution. Chewing gums showed low values of Aw and moisture, which favors the microbiological stability. Through TPA, was observed that the presence of xylitol improved the texture parameters of the gums because the gums produced with this compound showed the lowest hardness, chewiness and elasticity. The presence of the microcapsules was not significantly influenced the texture parameters analyzed. Time-Intensity analysis confirmed that the microcapsules were able to promote gradual release of menthol and xylitol, because the freshness of chewing gum containing microcapsules lasted longer than the chewing gum free ingredients.

A liberação controlada de fármacos é um tópico importante para várias iniciativas em nanotecnologia devido ao possível impacto para a sociedade, com a criação de sistemas otimizados que garantam a liberação num sítio específico e a uma taxa controlada. Dentre os vários paradigmas de liberação controlada destaca-se o uso de lipossomos, uma vez que muitos fármacos e drogas podem ser transportados. Este trabalho descreve a fabricação de filmes automontados de lipossomos que incorporam o fármaco ibuprofeno. Os lipossomos foram preparados de dipalmitoil fosfatidil colina (DPPC), dipalmitoil fosfatidil glicerol (DPPG) e palmitoil-oleoil fosfatidil glicerol (POPG), cujas camadas foram alternadas por interações eletrostáticas com camadas do dendrímero PAMAM geração 4. Medidas de espalhamento dinâmico de luz indicaram que a incorporação do ibuprofeno tornou os lipossomos de DPPC e DPPG mais estáveis, com uma diminuição no diâmetro médio de 140 para 74 nm e 132 para 63nm, respectivamente. Ao contrário, os lipossomos de POPG ficaram menos estáveis, com aumento do diâmetro de 110 para 160 nm. A influência na estabilidade foi confirmada em medidas de microscopia de força atômica nos filmes automontados, que mostraram grande tendência à ruptura nos lipossomos de POPG com a incorporação de ibuprofeno. O crescimento dos filmes automontados foi investigado com espectroscopia de fluorescência e uma balança de cristal de quartzo. A intensidade da fluorescência devida ao ibuprofeno aumentou exponencialmente com o número de camadas depositadas, mas não por causa de uma crescente adsorção de ibuprofeno. Ao contrário, a quantidade de material adsorvido nas primeiras camadas aumentou inicialmente, mas depois diminuiu drasticamente após a 6ª. bicamada, e o filme praticamente pára de crescer a partir da 10ª. bicamada. Portanto, a grande fluorescência para filmes espessos deve ser associada a um ambiente favorável, que aumenta a emissão quântica do ibuprofeno. A liberação do ibuprofeno, estudada com medidas de fluorescência, é mais lenta quando incorporado em lipossomos. Em experimentos com uma membrana de diálise, notamos que o tempo de decaimento do ibuprofeno puro é 5,2 h, enquanto este tempo aumentou para 9,2 e 8 h para ibuprofeno encapsulado em lipossomos de DPPG e POPG, respectivamente. O ibuprofeno também foi liberado de filmes automontados contendo lipossomos de DPPG e POPG, o que é promissor para o uso em bandagens (patches). / Controlled drug delivery is a key issue in a number of nanotechnology endeavors owing to the large impact on society that may achieved if improved systems are created which allows for delivery at a specific target and with a controlled rate. Among the various paradigms employed in drug delivery, the use of liposomes is prominent because a variety of drug molecules can be carried. This work describes the fabrication of layer-by-layer (LbL) films made with liposomes incorporating ibuprofen. The liposomes were made with dipalmitoyl phosphatidyl choline (DPPC), dipalmitoyl phosphatidyl glycerol (DPPG) and palmitoyl-oleoyl-phosphatidyl glycerol (POPG), whose layers were alternated with layers of the dendrimer PAMAM generation 4 via electrostatic interactions. According to dynamic light scattering measurements, the incorporation of ibuprofen caused DPPC and DPPG liposomes to become more stable, with a decrease in diameter from 140 to 74 nm and from 132 to 63 nm, respectively. In contrast, liposomes from POPG became less stable, with an increase in size from 110 to 160 nm. These results were confirmed with atomic force microscopy images of LbL films, which showed a large tendency to rupture for POPG liposomes. The film growth was monitored with fluorescence spectroscopy and a quartz crystal microbalance (QCM). The fluorescence intensity arising from ibuprofen increased exponentially with the number of layers, but this was not caused by an increased adsorption of ibuprofen. Instead, the QCM measurements showed that the amount of material adsorbed increases initially with the number of PAMAM/liposome(ibuprofen) layers, but after the 6th bilayer it decreases sharply and film growth practically stops after the 10th layer. Therefore, the inevitable conclusion is that the increased fluorescence is due to a favorable environment for the ibuprofen, whose quantum emission efficiency increases with the number of layers deposited. Also using fluorescence measurements, we noted that release of ibuprofen was delayed when incorporated in liposomes. For instance, in a membrane dialysis experiment, the characteristic decay time was 3.5 h for ibuprofen in solution, whereas this time increased to 9.2 and 8 h for ibuprofen encapsulated into DPPG and POPG liposomes, respectively. Ibuprofen could also be released from the LbL films made with DPPG and POPG liposomes, which is promising for further use in patches.

Orientador: Fauze Ahmad Aouada / Resumo: Neste trabalho, primeiramente foram desenvolvidos hidrogéis nanocompósitos baseados em poli(ácido metacrílico) (PMAA) e nanoargilas cloisita-Na+, laponitas RD (Lpt RD) e RDS (Lpt RDS) por meio de polimerização via radical livre. A formação do nanocompósito e o grau de dispersão das nanoargilas junto a matriz polimérica foram investigados por análise de FTIR, MEV e DRX. A presença do argilomineral se apresentou um fator importante no que diz respeito ao aumento da capacidade de absorver água (Q) dos hidrogéis, atingindo um máximo em 5% de incorporação das Lpts no PMAA, além de uma melhora na estabilidade térmica dos nanocompósitos comprovada por TG. Assim como as nanocargas, o pH do meio também é um fator determinante para o controle do intumescimento. Pois, os grupos carboxílicos do PMAA sofrem ionização dependendo do pH da solução, aumentando assim o intumescimento do hidrogel. Segundo, foi realizado um estudo relativo à eficiência da adsorção pelos nanocompósitos (nanoargilas Lpt RD, Lpt RDS e cloisita-Na+) do herbicida paraquat (PQ) e sua posterior liberação em solução aquosa. Mais uma vez a presença do argilomineral se mostrou relevante, aumentando para 100% de eficiência no carregamento para nanocompósitos constituídos por 20% de nanoargilas. As adsorções em todas as formulações dos nanocompósitos se ajustaram à isoterma de Langmuir. Enquanto o modelo de isoterma de Freundlich foi o melhor modelo para a matriz sem nanoargila. Todas as isotermas apresentaram perfil de ads... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, initially, nanocomposite hydrogels based on poly(methacrylic acid) (PMAA), closite-Na+, laponite RD (Lpt RD) and laponite RDS (Lpt RDS) nanoclays were synthesized from free radical polymerization. The formation of the nanocomposite and the degree of dispersion of the nanoclays into polymeric matrices were investigated by FTIR, SEM, and XRD techniques. The presence of the clay mineral was a significant factor because it increased the capacity of water absorption (SD) of the hydrogels, reaching a maximum of 5% of Lpts into PMAA. Besides, the thermal stability of the nanocomposites, confirmed by TG, was increased by clay presence. As the nanofillers, the pH of the environment is also a determinant factor for the control of swelling. Because the carboxyl groups of the PMAA undergo ionization depending on the pH of the solution, increasing the swelling of the hydrogel. Then, a study was carried out on the adsorption efficiency of the herbicide paraquat (PQ) using hydrogel nanocomposites (with Lpt RD, Lpt RDS, and cloisite-Na+ nanoclays) as adsorbent materials. After, its release properties were investigated in aqueous solution. The presence of nanoclay was again relevant, increasing to 100% its loading efficiency for nanocomposites made up of 20% nanoclays. Adsorption in all nanocomposite formulations fitted the Langmuir isotherm. Already, the paraquat sorption results followed the Freundlich isotherm model. All isotherms had favorable adsorption profiles, and it pre... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor