Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this work was the development of nanostructured formulations containing clobetasol propionate. Initially, it was validated a chromatographic method to assay clobetasol propionate in nanocapsule suspensions. Clobetasol propionate-loaded nanocapsules and nanospheres of poly(ε-caprolactone) (PCL) and nanoemulsion (0.5 mg mL-1) were prepared by the interfacial deposition of preformed polymer method, nanoprecipitation and spontaneous emulsification, respectively. Formulations were characterized by means of drug content, encapsulation efficiency, pH, mean size, polydispersity index, zeta potential, morphology analysis, and stability under storage. The PCL nanocapsules showed the highest physicochemical stability, followed by the nanoemulsions and nanospheres. In the evaluation of in vitro release of clobetasol propionate, the nanocapsules showed a better control of drug release, according to the biexponential model. The photodegradation study of clobetasol propionate against UVA light showed the importance of the polymer and the oil in the nanoparticles to protect the drug from light. From these results, the nanocapsules were chosen for the study of the influence of the polymerid material on the physicochemical stability umder storage, photostability, release profile of the drug and its release mechanism. The nanocapsules prepared with poly(lactide) (PLA) showed a higher stability in comparison to the nanocapsules prepared with poly(lactide-co-glycolide) 50:50 and 85:15, although its stability was lower than nanocapsules prepared with PCL. Photodegradation studies demonstrated the pretection of the nanoencapsulated drug, regardless of the polymeric material of the nanocapsule s wall. The in vitro release study demonstrated the controlled release of the drug according to an anomalous transport. Due to these results, the nanocapsules prepared with PCL were selected for the development and preparation of hydrogels. Similar formulations containing nanospheres and nanoemulsion were used to evaluate the influence of polymer and oil on different properties of the hydrogels. These dosage forms were evaluated for drug content, pH, spreadability, rheology and in vitro drug release. All hydrogels presented properties compatible to the topical application. The presence of the drug-loaded nanoparticles in hydrogels led a slower drug release, especially for the formulation containing nanocapsules. The drug release profile was according to the Higuchi model. / Este trabalho teve como principal objetivo o desenvolvimento de formulações nanoestruturadas contendo propionato de clobetasol. Inicialmente, foi validado um método cromatográfico para análise do propionato de clobetasol em suspensões de nanocápsulas poliméricas. As nanocápsulas e nanoesferas de poli(ε-caprolactona) (PCL) e nanoemulsões contendo propionato de clobetasol (0,5 mg/mL) foram preparadas pelo método da deposição interfacial do polímero pré-formado, nanoprecipitação e emulsificação espontânea, respectivamente. Foram avaliados teores de fármaco, eficiências de incorporação, pHs, diâmetros de partícula, índices de polidispersão, potenciais zeta, características morfológicas e estabilidade frente ao armazenamento das diferentes formulações. As nanocápsulas apresentaram maior estabilidade físico-química, seguida pelas nanoemulsões e nanoesferas. Na avaliação da liberação in vitro do propionato de clobetasol, as nanocápsulas apresentaram o maior controle na liberação do fármaco, seguindo um modelo biexponencial. O estudo da fotodegradação do propionato de clobetasol frente à luz UVA demonstrou a importância da presença do polímero e do óleo para o aumento da fotoestabilidade. Diante destes resultados, as nanocápsulas foram selecionadas para o estudo da influência do material polimérico sobre as características físico-químicas, estabilidade frente ao armazenamento, fotoestabilidade, perfil de liberação do fármaco e seu mecanismo de liberação. As nanocápsulas preparadas com poli(ácido lactídeo) (PLA) apresentaram uma maior estabilidade frente ao armazenamento em comparação com as nanocápsulas preparadas com poli(ácido lactídeo-coglicolídeo) 50:50 e 85:15, embora sua estabilidade tenha sido inferior às nanocápsulas preparadas com PCL. O estudo da fotodegradação demonstrou a proteção do fármaco quando nanoencapsulado, independente do tipo de polímero empregado na sua preparação. A liberação in vitro demonstrou a liberação controlada do fármaco com transporte anômalo. Diante de todos esses resultados, as nanocápsulas preparadas com PCL foram selecionadas para o desenvolvimento de formas farmacêuticas semissólidas (hidrogéis). Formulações similares contendo nanoesferas e a nanoemulsão foram utilizadas para se avaliar a influência do polímero e do óleo sobre diferentes propriedades dos hidrogéis. Estas formas farmacêuticas foram avaliadas quanto ao teor de fármaco, pH, espalhabilidade, reologia e liberação in vitro do fármaco. Os hidrogéis apresentaram propriedades compatíveis com a aplicação tópica. A presença do fármaco nanoencapsulado nos hidrogéis proporcionou sua liberação controlada, principalmente para as formulações contendo as nanocápsulas. O perfil de liberação do fármaco a partir dos hidrogéis seguiu o modelo de Higuchi.

This work aimed to develop nanoemulsions and polymeric nanocapsules containing tioconazole for the topical treatment of superficial mycoses. Initially, a method was validated by liquid chromatography with UV detection to quantify the tioconazole in the nanostructured formulations. The method proved to be specific, linear, precise, accurate and robust. The nanoemulsions and tioconazole-loaded PCL nanocapsules (1.0 mg/mL) were prepared by spontaneous emulsification and interfacial deposition of preformed polymer methods, respectively, and using as oily core medium chain triglycerides or green coffee oil. The physicochemical parameters evaluated were: particle size, polydispersity index, pH, zeta potential, drug content and encapsulation efficiency. Formulations presented nanometric mean size (150-200 nm), polydispersity index below 0.15, acid pH (5.5 to 6.3), negative zeta potential (-3.5 to -11.3 mV), drug content close to the theoretical and encapsulation efficiency close to 100%. With the exception of pH, all these parameters remained the same after 30 days of storage, proving the stability of systems. The study of photodegradation of tioconazole against UVC light has shown the importance of nanostructured photoprotection in the drug and the greater protection was observed for the nanocapsules containing green coffee oil. The antifungal activity of the nanostructures was evaluated by agar diffusion and the results showed that the formulations presented antifungal activity against the yeast C. albicans, C. glabrata and clinical isolate of C. albicans. The nanostructures were incorporated into Aristoflex® AVC hydrogels and those were characterized by size of particles when dispersed in water, polydispersity index, drug content, spreadability, rheological properties and stability. The hydrogels had nanometer size (196-203 nm), polydispersity index below 0.25, pH 6,3 to 6.5, tioconazole content close to theoretical (0.99 to 1.01 mg/g) plastic behavior (model Casson) and similar spreadability profiles. The formulations were stable for 30 days at room temperature, evidencing the importance of the polymeric wall in the nanocapsules to preserve the characteristics of the formulations. The study of the in vitro release of drug from the hydrogel was carried out using diffusion Franz cell. The results demonstrated the ability of nanostructures to control the release of tioconazole, with greater control observed for hydrogels containing polymeric nanocapsules. / Este trabalho objetivou o desenvolvimento de nanoemulsões e nanocápsulas poliméricas contendo tioconazol para o tratamento tópico de micoses superficiais. Inicialmente, foi validado um método por cromatografia líquida com detecção UV para quantificação do tioconazol nas formulações nanoestruturadas. O método apresentou-se específico, linear, preciso, exato e robusto. As nanoemulsões e nanocápsulas de PCL contendo o tioconazol (1,0 mg/mL) foram preparadas pelos métodos de emulsificação espontânea e deposição interfacial do polímero pré-formado, respectivamente, utilizando como núcleo oleoso os triglicerídeos de cadeia média ou o óleo de café verde. Os parâmetros físico-químicos avaliados foram tamanho de partículas, índice de polidispersão, pH, potencial zeta, teor e eficiência de encapsulamento. As formulações apresentaram tamanho nanométrico (150 - 200 nm), índice de polidispersão abaixo de 0,15, pH ácido (5,5 a 6,3), potencial zeta negativo (-3,5 a -11,3 mV), teor de fármaco próximo ao teórico e eficiência de encapsulamento próximo a 100%. Com exceção do pH, todos esses parâmetros mantiveram-se iguais após os 30 dias de armazenamento a temperatura ambiente, comprovando a estabilidade dos sistemas. O estudo de fotodegradação do tioconazol frente à luz UVC demonstrou a importância dos sistemas nanoestruturados na fotoproteção do fármaco e uma maior proteção foi verificada para as nanocápsulas contendo óleo de café verde. A atividade antifúngica das nanoestruturas foi avaliada pelo método de difusão em ágar e os resultados demonstraram que as formulações apresentaram ação frente à C. albicans, C. glabrata e isolado clínico de C. albicans. As nanoestruturas foram incorporadas em hidrogéis de Aristoflex® AVC e estes caracterizados quanto ao tamanho de partículas após dispersão em água, índice de polidispersão, teor, espalhabilidade, propriedades reológicas e estabilidade frente ao armazenamento. Os hidrogéis apresentaram tamanho nanométrico (196 - 203 nm), índice de polidispersão abaixo de 0,25, pH de 6,3 a 6,5, teor de tioconazol próximo ao teórico (0,99 a 1,01 mg/g), comportamento plástico (modelo de Casson) e perfis de espalhabilidade semelhantes. As formulações mantiveram-se estáveis por 30 dias à temperatura ambiente, sendo evidenciada a importância da parede polimérica nas nanocápsulas em preservar as características das formulações. O estudo de liberação in vitro do fármaco a partir dos hidrogéis foi realizado empregando célula de difusão do tipo Franz. Os resultados obtidos demonstraram a capacidade das nanoestruturas em controlar a liberação do tioconazol, sendo que um maior controle foi observado para os hidrogéis contendo as nanocápsulas poliméricas.

Objetivos: Desenvolver, caracterizar e avaliar a eficácia in vivo e o perfil farmacocinético de suspensões de nanocápsulas (NC) poliméricas contendo quinina (QN). Metodologia: As NC-QN foram preparadas através de nanoprecipitação com diferentes concentrações de QN: 2 (NC2-QN), 3 (NC3-QN) e 4 mg/mL (NC4-QN). A NC4-QN também foi revestida com quitosana. Todas as formulações foram caracterizadas através de taxa de encapsulação, teor, diâmetro, índice de polidispersão, potencial zeta e pH, sendo a estabilidade avaliada por 30 dias. A avaliação da eficácia foi realizada com diferentes doses de cada formulação, em modelo de malária experimental em ratos Wistar infectados com Plasmodium berguei. A dose de NC-QN com a qual se obteve 100 % de cura dos animais foi selecionada para a avaliação farmacocinética. Nesses experimentos, os animais sadios ou infectados receberam a QN livre ou a NC2-QN, 25 mg/kg, iv bolus. As amostras de plasma coletadas em tempos pré-determinados foram quantificadas por CLAE com método validado para a determinação da QN. Os protocolos com animais foram aprovados pelo Comitê de Ética em Pesquisa da UFRGS (#2005477). Resultados e discussão: As suspensões coloidais preparadas com diferentes concentrações de QN apresentaram diâmetro adequado, população modispersa, potencial zeta diferente de zero, doseamento e taxa de encapsulação superior a 90 %. Somente a NC2-QN, na dose de 75 mg/kg/dia, q8h, curou todos os animais. Nas doses de 30 e 60 mg/kg/dia, q8h, 28,6 e 85,7% dos animais sobreviveram, respectivamente, com a NC2-QN. Houve uma diminuição significativa no t½ das NC2-QN (32,9 ± 8,9 min) em relação ao fármaco livre (69,8 ± 44,6 min), no grupo de animais infectados (α = 0,05) em função de uma tendência de aumento do CLtotal (7,1 ± 3,3 versus 9,9 ± 2,1 L/h/kg) do fármaco nanoencapsulado. Conclusões: A nanoencapsulação da QN reduziu a dose efetiva do fármaco no modelo animal avaliado em 30 % e aumentou a sobrevivência dos animais infectados em cerca de 60 %, apresentando-se como uma alternativa potencial para o tratamento da malária. / Objectives: The aims of this study were to develop and characterize polymeric nanocapsules (NC) containing quinine (QN) and to evaluate their efficacy in vivo as well as the pharmacokinetic profile of the nanoencapsulated drug. Methodology: NC-QN were prepared by nanoprecipitation with different drug concentration 2 (NC2- QN), 3 (NC3-QN) and 4 mg/mL (NC4-QN). All formulations were characterized in terms of encapsulation efficacy, drug loading, zeta potential, particle size, polydispersion index, and pH. The stability nanocapsules suspensions were evaluated during 30 days. An experimental malaria model with Plasmodium berghei was used to evaluate NC-QN efficacy in Wistar rats. Different doses were tested for each formulation. The pharmacokinetic evaluation was performed with the dose of NC–QN which presented 100 % efficacy in malaria model. The NC2-QN or QN free were administrated by i.v. route (25 mg/kg) to health and infected rats. Blood samples were collected at pre-determinated time points and quantified by an HPLC validated method. Animal protocols were approved by UFRGS Ethics in Research Committee (# 2005477). Results and discussion: All suspensions presented adequate particle size, monodisperse population, negative zeta potential, drug content and encapsulation efficiency higher than 90 %. The formulation NC2-QN (75 mg/kg/day) administrated q8h daily during 7-9 days post-infection cured all infected rats. For NC2-QN, 30 and 60 mg/kg/day, q8h, 28.6 and 85.7 % of survival were observed, respectively. NC2-QN presented significant decrease in QN t½ compared to the free drug (32.9 ± 8.9 min and 69.8 ± 44.6 min, respectively), in infected rats (α = 0,05). This occurs due to the tendency of increase in CLtotal (7.1 ± 3.3 to 9.9 ± 2.1 L/h/kg, for free QN and NC2-QN, respectively). CLtotal increased in the encapsulated group. Conclusion: Nanoencapsulation reduced QN effective dose in 30 % and increased in 60 % the survival of the infected animals. Theses results indicate that NC-QN is a potential strategy to be investigated for malaria treatment.

Objetivos: Avaliar a farmacocinética do éster etílico de indometacina (IndOEt) em ratos Wistar, após sua administração oral (p.o) e intravenosa (i.v.) nas formas livre ou nanoencapsulada, e monitorar a formação de indometacina (IndOH) in vivo. Metodologia: Os protocolos experimentais foram aprovados pelo Comitê de Ética em Pesquisa da UFRGS (2005478). Nanocápsulas (NC) contendo IndOEt (IndOEt- NC) foram administradas p.o. (10 mg/kg) e i.v. bolus (5 mg/kg) a ratos machos Wistar (n = 5 a 7/grupo) e as concentrações plasmáticas de IndOEt e IndOH resultantes foram determinadas por CLAE com detecção por UV, empregando-se metodologia validada. Os grupos controle foram tratados com suspensão aquosa de IndOEt (10 mg/kg), com ou sem polissorbato 80, ou com IndOH pelas vias i.v. ou p.o. (10 mg/kg) (n = 7 a 11/grupo). Os perfis plasmáticos individuais foram avaliados por abordagem não-compartimental e compartimental utilizando os softwares Excel® 2003 e Scientist® 2.01, respectivamente, para a determinação dos parâmetros farmacocinéticos, que foram comparados estatisticamente utilizando-se teste “t” de Student ou ANOVA (α = 0,05). A avaliação do local de absorção p.o. de IndOEt-NC foi realizada pela quantificação de IndOEt e IndOH no plasma periférico e da veia porta, homogeneizado de fígado e de parede, bem como conteúdo, de porções do intestino delgado (n= 4/tempo) após a administração oral da formulação. Resultados e Discussão: Após a administração de IndOEt-NC por ambas as vias, apenas a IndOH foi detectada, indicando uma rápida hidrólise do éster. Em todos os casos, o IndOEt não alterou os parâmetros farmacocinéticos da IndOH, exceto a biodisponibilidade. Os perfis plasmáticos de IndOH i.v. foram descritos pelo modelo de 2 compartimentos, e os orais, pelo de 1 compartimento com absorção de primeira ordem. A avaliação da absorção oral de IndOEt-NC evidenciou que o IndOEt é, provavelmente, liberado e hidrolisado ainda na luz do trato gastrintestinal, sendo a IndOH formada in vivo e absorvida. Conclusões: O IndOEt nanoencapsulado ou não, quando administrado pelas vias oral e i.v., é rapidamente convertido a IndOH. A IndOH é, portanto, responsável pela atividade antiedematogênica relatada para o IndOEt-NC. / Objective: To evaluate the pharmacokinetics of either nanoencapsulated (NC) or free indomethacin ethyl ester (IndOEt) after intravenous (i.v.) and oral (p.o.) administration to Wistar rats and to determine the pharmacokinetics of indomethacin (IndOH) formation. Methodology: Animal experiments were approved by UFRGS Ethics in Research Committee (# 2005478). The pharmacokinetics was investigated in male Wistar rats after oral and i.v. administration of IndOEt-NC (10 mg/kg and 5 mg/kg, respectively) (n = 5-7/group) and IndOEt and IndOH plasma concentrations were determined by a validated HPLC with UV detection method. The control groups were treated with IndOEt aqueous suspension (10 mg/kg p.o.) or with IndOH aqueous suspension by the p.o. or i.v. routes (10 mg/kg) (n = 7 -11/group). Noncompartmental and compartmental approaches were used for individual profiles analysis using Excel® 2003 or Scientist® 2.01 softwares, respectively. The site of IndOEt-NC oral absorption was investigated in peripheral and portal vein plasma, hepatic tissue, intestine epithelia, and lumen content (n = 4/time). Results and Discussion: After IndOEt administration by both routes, only IndOH was detected in plasma, suggesting a fast hydrolysis of the ester. The IndOH parameters after administration of IndOEt and IndOH were similar, except for the bioavailability. The pharmacokinetic parameters of IndOH were modeled by two compartment open model after i.v. dosing and by one compartment with first order absorption after oral administration. After oral administration, IndOEt-NC was converted in IndOH in the gastrointestinal tract and then absorbed as such. Conclusions: After i.v. and oral administration, either IndOEt-NC or the free drug is quickly converted in IndOH. After oral administration, IndOEt-NC is released and hydrolyzed to IndOH following its absorption at the gastrointestinal tract. Therefore, the IndOH is responsible for antiendematogenic activity reported for IndOEt-NC.

Nanocápsulas poliméricas têm sido propostas como carreadores para filtros solares com o objetivo de prolongar o tempo de resistência desses no estrato córneo. O presente trabalho teve por objetivo avaliar comparativamente a permeação cutânea in vitro da benzofenona-3 (BZ3) a partir de nanocápsulas poliméricas incorporadas em diferentes formulações semi-sólidas. Primeiramente, suspensões de nanocápsulas contendo concentrações crescentes de BZ3 foram preparadas, caracterizadas físico-quimicamente e sua estabilidade foi determinada. A suspensão contendo 5 mg/mL de BZ3 apresentou diâmetro médio de 247 ± 4 nm, potencial zeta de -9,50 ± 1,02 mV, pH de 6,6 ± 0,1, teor e taxa de associação próximos a 100 % e foi selecionada para a continuidade do estudo. Na segunda etapa do trabalho a suspensão de nanocápsulas contendo 5 mg/mL de BZ3 foi incorporada em diferentes formulações semi-sólidas, hidrogel (HGNCBZ3), creme-gel (CGNCBZ3) e emulsão água em silicone (SNCBZ3). Estas formulações semi-sólidas foram caracterizadas segundo teor, pH, diâmetro médio das nanocápsulas incorporadas e comportamento reológico. As formulações semi-sólidas apresentaram pH adequado para aplicação cutânea, teores experimentais próximos aos valores teóricos e comportamento reológico não-newtoniano pseudoplástico. A permeação cutânea do filtro solar foi avaliada através de células de difusão de Franz e as formulações contendo BZ3 nanoencapsulada apresentaram maior quantidade e tempo de resistência do filtro no estrato córneo, comparando com as formulações contendo o ativo livre. A SNCBZ3 apresentou maior quantidade da BZ3 no estrato córneo quando comparada ao HGNCBZ3 e ao CGNCBZ3. Em uma última etapa do trabalho avaliou-se a fotoestabilidade da BZ3 nanoencapsulada e livre frente à irradiação por UVA e concluiu-se que a nanoencapsulação aumenta a fotoestabilidade da BZ3. Também foi avaliada a alergenicidade do filtro solar químico e observou-se que, nem o filtro nanoencapsulado ou livre, nem as nanocápsulas sem o ativo, apresentaram sensibilização cutânea. Em conclusão, o conjunto dos resultados obtidos demonstra que estas formulações são sistemas promissores para a aplicação cutânea de filtros solares. / Polymeric nanocapsules have been proposed as carriers for sunscreens in order to prolong the residence time of these substances in the stratum corneum. The aim of this work was to evaluate in vitro the skin permeation of benzophenone-3 (BZ3) from polymeric nanocapsules incorporated in different semi-solid formulations. Nanocapsule suspensions containing different concentrations of BZ3 were prepared, physico-chemically characterized and their stability was determinated. The suspension containing 5 mg/mL of the BZ3 presented average size of 247 ± 4 nm, zeta potential of - 9,50 ± 1,02 mV and pH values of 6,6 ± 0,1. This sample showed an amount of BZ3 and drug entrapment of 100 %. The nanocapsule suspension containing 5 mg/mL was incorporated in different semi-solid formulations, hydrogel (HGNCBZ3), cream-gel (CGNCBZ3) and emulsion water in silicon (SNCBZ3). The amount of BZ3, pH, average size and rheological properties of these formulations were evaluated. The formulations presented pH adequate for skin application and content of BZ3 close to 100 %. All semi-solid formulations showed pseudoplastic reological behavior. The skin permeation of BZ3 was evaluated by Franz diffusion cells and the formulation containing nanoencapsulated BZ3 showed an increase in the residence time of sunscreen in the stratum corneum and high amount of BZ3 compared to the formulations containing the free sunscreen. SNCBZ3 presented greater BZ3 quantity in the stratum corneum compared to HGNCBZ3 and CGNCBZ3. Finally, the photostability of free and nanoencapsulated BZ3 under UVA irradiation was evaluated and the results indicated that the nanoencapsulation increased the BZ3 photostability. The allergenicity of free and nanoencapsulated BZ3 was also determinated. Nanoencapsulated or free BZ3, and empty nanocapsules, did not present skin sensibilization. In conclusion, the results indicated that these formulations are promising delivery systems for the cutaneous applications of sunscreens.

As nanocápsulas poliméricas têm sido alvo de grande interesse por permitirem alterações no tempo de permanência das substâncias no estrato córneo da pele. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da carga de superfície positiva das nanocápsulas revestidas com quitosana sobre as características físico-químicas e avaliar a penetração cutânea in vitro da benzofenona-3 a partir destas nanocápsulas incorporadas em hidrogéis. As nanocápsulas preparadas com Span 60® (NC-S: 234 nm; NC-S-B3: 260 nm; NC-Q-S-B3: 295 nm) apresentaram diâmetros médios maiores do que as preparadas com Epikuron 170® (NC-E: 174 nm; NC-E-B3: 175; NC-Q-E-B3: 202 nm), e todas apresentaram baixos valores de polidispersão (< 0,2), o que foi confirmado por de microscopia eletrônica de transmissão. O revestimento de quitosana conduziu a um potencial de superfície positivo (NC-Q-S-B3: 21 mV, NC-Q-E-B3: 21 mV), enquanto nas nanocápsulas não revestidas esses foram negativos (NC-S-B3: -12 mV, NC-E-B3: -8 mV). O teor de benzofenona-3 e as taxas de associação foram de aproximadamente 100 % para todas as amostras após preparação e após 30 dias de armazenamento. Análises em Turbiscan LAb® mostraram que as nanocápsulas sem revestimento de quitosana preparadas com Span 60® (NC-S-B3) apresentaram tendência à coalescência. As nanocápsulas incorporadas em hidrogéis de Natrosol® em total substituição à água não alteraram o comportamento pseudoplástico originalmente conferido ao Natrosol®. Análises em Turbiscan LAb® dos hidrogéis mostraram que não há tendência à desestabilização para todas as formulações. Estudos de penetração cutânea usando células de difusão de Franz demonstraram que as nanocápsulas contendo benzofenona-3 revestidas com quitosana foram eficazes em prolongar o tempo de residência do filtro solar sobre o estrato córneo da pele e, também, em reduzir a sua chegada ao meio receptor das células de Franz. Em conclusão, o conjunto de resultados indica que as nanocápsulas contendo benzofenona-3 e revestidas com quitosana são sistemas promissores para aplicação cutânea da benzofenona-3. / Polymeric nanocapsules have been considered to be of great interest because of their ability to promote variation in time-residence of substances on the skin stratum corneum. The aim of this work was to evaluate either the positive charged surface, due to chitosan coating, plays any influence in the nanocapsules physico-chemical properties and to evaluate the in vitro skin penetration of benzophenone-3 from these nanocapsules after incorporation in hydrogels. The nanocapsules prepared with Span 60® (NC-S: 234 nm; NC-S-B3: 260 nm; NC-Q-S-B3: 295 nm) presented higher average diameter than the ones prepared with Epikuron 170® (NC-E: 174 nm; NC-EB3: 175; NC-Q-E-B3: 202 nm), and all of them presented low polidispersity values (under 0,2), results that were confirmed by transmission electronic microscopy. The chitosan coating led to a positive zeta potential (NC-Q-S-B3: 21 mV, NC-Q-E-B3: 21 mV) while the uncoated nanocapsules presented negative zeta potential (NC-S-B3: - 12 mV, NC-E-B3: -8 mV). All the samples showed an amount of benzophenone-3 of 100 % after preparation and 30 days of storage. The drug entrapment was 100 % for all formulations. Turbiscan LAb® analyses demonstrated that the uncoated nanocapsules, prepared with Span 60®, have the tendency to coalescence. The incorporation of the nanocapsules in Natrosol® hydrogels, by substitution of the water for the nanocapsules suspension, did not cause any alteration in the originally observed pseudoplastic reological behavior of Natrosol®. Turbiscan LAb® analyses have also shown no tendency to destabilization for all hydrogel formulations. Skin penetration studies using Franz diffusion cells, have shown that the chitosan coated nanocapsules containing benzophenone-3 were considered to be efficient in prolonging the time-residence of the sunscreen in the stratum corneum and also in reducing its presence in the receptor medium of the Franz cells. In conclusion, the results indicate that the chitosan coated nanocapsules containing benzophenone-3 are promising systems for cutaneous application of the referred sunscreen.

Este trabalho centrou-se no desenvolvimento tecnológico e na caracterização de nanopartículas poliméricas (nanocápsulas ou nanoesferas) contendo melatonina, empregando diferentes composições, métodos de preparação e concentrações de melatonina. De uma maneira geral, as diferentes suspensões nanoparticuladas foram caracterizadas segundo a determinação dos teores totais de melatonina, a determinação das taxas de associação da melatonina aos nanocarreadores, a análise morfológica, a determinação dos diâmetros médios de partículas e polidispersões, além da determinação dos valores de potenciais zeta. As suspensões de nanocápsulas ou de nanoesferas foram preparadas pelos métodos de deposição interfacial ou de nanoprecipitação, respectivamente. Foram avaliadas as influências do tipo de polímero [Eudragit® S100, Eudragit® RS100, poli(ε-caprolactona) ou poli(lactideo)], de óleo (triglicerídeos dos ácidos cáprico e caprílico, óleo mineral ou Eutanol G®) e de tensoativos (polissorbato 80, poloxamer 188, monooleato de sorbitano, monoestearato de sorbitano ou lecitina) sobre as características físico-químicas das suspensões. Os resultados demonstraram que as nanopartículas apresentaram diâmetros inferiores a 350 nm, encapsulação parcial da melatonina e morfologia esférica. As suspensões de nanoesferas apresentaram eficiências de encapsulação similares, mas diâmetros inferiores às respectivas nanocápsulas. O tipo de polímero empregado influenciou nas taxas de associação da melatonina. De acordo com a maior eficiência de encapsulação (56 %), nanocápsulas preparadas com Eudragit S100® foram selecionadas para secagem por aspersão, empregando dióxido de silício coloidal (3 % m/V). As micropartículas nanorrevestidas obtidas apresentaram eficiência de encapsulação de 93 % e foram capazes de controlar a velocidade de liberação da melatonina, comparativamente ao fármaco puro. O estudo de estabilidade das suspensões de nanocápsulas, comparativamente à nanoemulsão e à nanodispersão dos tensoativos, mostrou que a composição dos sistemas e as condições de armazenamento influenciaram a estabilidade físico-química das formulações. Um delineamento fatorial 23 foi também realizado objetivando-se a comparação das características físicoquímicas de nanocápsulas de Eudragit RS100® contendo melatonina obtidas através de deposição interfacial ou de emulsificação-difusão. As taxas de associação da melatonina não foram influenciadas pela composição das formulações e nem pelo método de preparação empregado. Por outro lado, os diâmetros, as polidispersões, os potenciais zeta, os valores de pH e a estabilidade físico-química foram influenciados pelo método de preparação e/ou pela composição dos sistemas. As propriedades antioxidantes da melatonina associada a nanopartículas foram também avaliadas. Desta forma, experimentos in vitro de lipoperoxidação de microssomas hepáticos e de lipossomas de fosfatidilcolina, induzida pelo radical ascorbil, foram realizados. Nanocápsulas ou nanoesferas preparadas com Eudragit S100® foram selecionadas para o estudo, com base na maior eficiência de associação do fármaco. Nanoemulsão também foi testada para verificar a influência da presença do polímero. A presença da melatonina foi capaz de proteger os lipídios em comparação aos controles, com influência da formulação, da dose de melatonina e do modelo de membrana empregado. Apenas os nanocarreadores poliméricos (nanocápsulas ou nanoesferas revestidas com polissorbato 80) contendo melatonina foram capazes de aumentar significativamente a atividade antioxidante deste fármaco nos dois modelos de membrana empregados. Finalmente, nanocápsulas de Eudragit S100® revestidas com polissorbato 80 foram administradas, intraperitonealmente em camundongos sadios, e os efeitos antioxidantes agudos da melatonina in vivo foram avaliados no cérebro (córtex frontal e hipocampo) e no fígado. Os resultados demonstraram que as nanocápsulas contendo melatonina foram capazes de reduzir significativamente a lipoperoxidação no córtex, no hipocampo e no fígado, ao passo que a solução do fármaco não exerceu efeito significativo. O conjunto dos resultados demonstrou a viabilidade tecnológica da preparação de sistemas poliméricos nanoparticulados e microparticulados contendo melatonina, na forma de suspensão ou de pós, com potencial aplicação tanto no aumento da atividade antioxidante quanto no controle da liberação deste fármaco. / This work has been based on the development and characterization of the melatoninloaded polymeric nanoparticles (nanocapsules or nanospheres) employing different system compositions, methods of preparation and melatonin concentrations. In general, the different nanoparticle suspensions were characterized in terms of melatonin content and its association within the particles, morphology, mean size and polydispersity of the particles, as well as the zeta potentials. The nanocapsule or nanosphere suspensions were prepared by interfacial deposition or nanoprecipitation methods, respectively. The influences of the type of the polymer [Eudragit® S100, Eudragit® RS100, poly(ε-caprolactone) or poly(lactide)], of the oil nature (caprylic/capric triglyceride, mineral oil or Eutanol G®) and of the type of surfactants (polysorbate 80, poloxamer 188, sorbitan monooleate, sorbitan monostearate or lecithin) on the physicochemical characteristics of suspensions were evaluated. The results demonstrated that the nanoparticles presented mean size lower than 350 nm, partial encapsulation of melatonin and they were spherically shape. The nanosphere suspensions presented similar encapsulation efficiencies to nanocapsules, however, the former presented a lower mean size of particles. The type of polymer used in the formulations influenced the encapsulation efficiencies. The nanocapsules prepared with Eudragit S100® were selected to be spray-dried, using colloidal silicon dioxide (3 % w/v), due to the highest encapsulation efficiency (56 %). The nanoparticle-coated microparticles presented the encapsulation efficiency of 93 % and they controlled the release rate of melatonin when compared to the pure drug. The physicochemical stability evaluation of the melatonin-loaded nanocapsule suspensions compared to the nanoemulsion or the nanodispersion of surfactants showed that the composition of the melatonin-loaded system and the storage conditions influenced the physicochemical stability of the formulations. Melatonin-loaded Eudragit RS100®-nanocapsule suspensions prepared by interfacial deposition or by emulsification-diffusion techniques were also compared in terms of physicochemical characteristics using a 23 fatorial-design. The formulation composition or the preparation methods did not influence the encapsulation efficiencies. However, the mean size, polydispersity, zeta potential, pH and physicochemical stability were influenced by the formulation composition and/or by the preparation methods. The antioxidant properties of the melatonin-loaded nanoparticle suspensions were also evaluated. Hence, phosphatidylcoline liposomes or liver microsomes were used as model of the lipid membrane and in vitro lipid peroxidation was induced by free radical ascorbyl. The melatonin-loaded Eudragit S100® nanoparticles (nanocapsules and nanospheres) were selected to this study based on the highest encapsulation efficiencies. The nanoemulsion was also evaluated for studying the influence of the presence of the polymer The results demonstrated that the lipids were protected against peroxidation due to the presence of the melatonin, and this effect depended on the type of formulation, drug concentration and on the type of the membrane model. Only the melatonin-loaded polymeric nanocarriers (polysorbate 80-coated nanocapsules or nanospheres) were able to improve the antioxidant action of melatonin in both membrane model. Finally, the in vivo acute antioxidant capacities of melatonin-loaded polysorbate 80-coated Eudragit S100® nanocapsules in the brain (frontal cortex and hippocampus) and in the liver were compared to the effect of the drug solution, after 1 h of intraperitoneal administration in mice. It was verified that the melatonin-loaded nanocapsules significantly decreased the lipid peroxidation in the cortex, in the hippocampus and in the liver. On the other hand, the melatonin solution did not significantly decrease the lipid peroxidation. Briefly, the results demonstrated the technological viability of the preparation of melatonin-loaded polymeric nanoparticulated and microparticulated systems in the form of suspension or powder. These polymeric particulated systems presented potential applications in both to improve the antioxidant activity and to control the release profile of melatonin.

Objetivos: objetivo geral deste trabalho foi avaliar a penetração cutânea da isotretinoína nanoencapsulada e livre utilizando técnicas de microdiálise e tape stripping in vitro. Métodos: A viabilidade da utilização da técnica de microdiálise para avaliar o perfil farmacocinético da isotretinoína após aplicação tópica foi investigada através da determinação da recuperação relativa (RR) in vitro por diálise e retrodiálise. A influência da concentração, do fluxo de perfusão e a ligação do fármaco à tubulação das sondas de microdiálise foram investigadas. A metodologia analítica para quantificação do fármaco em microdialisado foi validada. Em seguida, as penetrações cutâneas da isotretinoína livre e nanoencapsulada incorporada em géis hidrofílicos foram comparadas através da técnica de tape stripping in vitro em células de difusão de Franz utilizando pele humana e pele de porco. Para garantir a integridade das formulações, a estabilidade físico-química das mesmas foi avaliada. Os resultados de penetração cutânea foram comparados com os resultados in vivo obtidos em trabalho prévio do grupo de pesquisa. Resultados e Conclusões: Um método analítico simples e rápido para a determinação de isotretinoína em microdialisado foi validado de acordo com o FDA. A RR mostrou-se concentração independente e observou-se que há diferenças significativas entre as RR avaliadas pelos dois métodos utilizados, sendo a recuperação por retrodiálise 2,7 a 3,5 vezes superior que a obtida por diálise para os fluxos investigados. O fármaco aderiu às tubulações da sonda de microdiálise devido à sua lipofilicidade. Os hidrogéis de isotretinoína apresentaram estabilidade durante 2 meses de estocagem à 4 °C. Os experimentos de tape stripping in vitro mostraram que a isotretinoína não foi encontrada no compartimento receptor após 8 h, para ambas as formulações. A nanoencapsulação aumentou a penetração e prolongou a liberação da isotretinoína no estrato córneo de ambas as peles. A penetração cutânea em ambas as peles mostrou proporções similares para as duas formulações embora diferentes quantidades de fármaco tenham sido detectadas no estrato córneo. A pele de porco, mais permeável que a pele humana, é apropriada para prever a penetração cutânea da isotretinoína no estrato córneo humano in vitro (R = 0,79). O método in vitro não foi capaz de prever a penetração cutânea da isotretinoína in vivo. / Objectives: The aim of the present work was to assess the cutaneous penetration of isotretinoin free and loaded into polymeric nanocapsules using microdialysis and tape stripping in vitro. Methods: The feasibility of using microdialysis to determine the pharmacokinetic profile of isotretinoin after topical application was investigated through assessment of relative recovery (RR) in vitro by dialysis and retrodialysis. The influence of isotretinoin concentration, perfusion flow rate and drug binding to the probes were determined. The analytical method for quantification of microdialysate samples was validated. Furthermore the cutaneous penetration of isotretinoin free and loaded nanocapsules incorporated in hydrogel formulations were compared by tape stripping in vitro using Franz-type diffusion cells with excised human and pig skin. In order to ensure the integrity of the formulations used in this study, the chemical and physical stabilities were evaluated. The results of cutaneous penetration were compared with the results of tape stripping in vivo acquired in a previous study of our group. Results and Conclusions: A simple and rapid analytical method for quantification of isotretinoin in microdialysate samples was validated according to FDA. RR was concentration independent but method dependent under the conditions investigated being the retrodialysis recovery 3.5 to 2.7 times higher than the dialysis. Isotretinoin bound to the microdialysis tubing due to its high lipophilicity. The hydrogels showed storage stability for 2 months at 4 °C. In vitro tape stripping in human and pig skin showed that no isotretinoin reaches the receptor compartment for both formulations up to 8 h. Nanoencapsulation increased isotretinoin skin penetration for both stratum cornea and prolonged drug release. Similar proportion of cutaneous penetration for human and pig skin were observed although different amounts of drug were detected at the stratum corneum of both skin specimens. Pig skin, more permeable than human skin, is suitable for predicting cutaneous penetration of isotretinoin in humans in vitro (R = 0.79). The in vitro experiments were not suitable to reflect the in vivo results for percutaneous penetration of isotretinoin.

O objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar formulações tópicas semi-sólidas, utilizando como substância ativa a nimesulida, associando-a a sistemas coloidais (nanoesferas, nanocápsulas ou nanoemulsões). Os parâmetros de liberação, penetração transcutânea e retenção cutânea do antiinflamatório veículado aos sistemas nanoestruturados foram estudados através de metodologia “in vitro”, empregando pele humana como membrana. Os métodos de nanoprecipitação e nanodispersão foram utilizados e possibilitaram a obtenção de nanocápsulas, nanoesferas e nanoemulsões de nimesulida. A análise das características físico-químicas dos sistemas estudados demonstrou que os diâmetros médios obtidos foram em torno de 300 nm. As taxas de associação situaram-se próximas a 99 % e os valores de pH entre 5,1-5,3. As suspensões contendo nimesulida foram incorporadas em géis de Carbopol 940®, apresentando leve coloração amarelada e características organolépticas satisfatórias, após a incorporação das mesmas. As taxas de recuperação e os valores de pH para os géis contendo nanocápsulas, nanoesferas e nanoemulsão de nimesulida, mantiveramse estáveis durante o período de armazenagem (120 dias). Todas as formulações de géis foram caracterizadas como sistemas não-newtonianos apresentando comportamento pseudoplástico (shear thinning), sendo os reogramas ajustados pelo modelo de Ostwald (coeficiente de regressão>0,99). Experimentalmente, nenhum fenômeno de tixotropia foi detectado para as formulações testadas e a incorporação dos nanocarreadores não modificou o tipo de fluxo apresentado por estes sistemas. Os diferentes sistemas nanocarreadores incorporados nos géis hidrofílicos, foram investigados em função do potencial de liberação do fármaco na pele, usando célula de difusão tipo Franz e técnica de tape stripping em pele humana. O fármaco foi detectado no estrato córneo para o gel contendo nanocápsulas (GNM-NC) e para o gel contendo nanoesferas (GNM-NS) de nimesulida, não havendo diferença significativa entre estes dois valores. Por outro lado, o fármaco não foi detectado no estrato córneo para o gel contendo nanoemulsão de nimesulida, sendo permeado diretamente para a derme. A presença da nimesulida na epiderme/derme foi significativamente maior para o gel contendo nanocápsulas (GNM-NC) do que para o gel contendo nanoesferas (GNM-NS) ou nanoemulsão (GNM-NE). Os géis contendo nimesulida incorporada em nanocarreadores (GNM-NC, GNM-NS e GNM-NE) foram capazes de promover a penetração do fármaco no estrato córneo e/ou na camada de pele viável, com relação ao fármaco livre na mesma concentração. Estes estudos comparativos demonstraram a influência da presença do polímero e do tipo de nanocarreador na penetração do fármaco em pele humana. / The objective of this work was to develop and characterize semisolid topical formulations containing nimesulide-loaded nanospheres, nanocapsules or nanoemulsion. In order to study the in vitro percutaneous penetration of nimesulide from semi-solid topical formulations containing nanocarriers, an in vitro methodology using human skin was employed. The nanoprecipitation and the spontaneous emulsification methods were used to prepare the colloidal suspensions and nanoemulsion. For all formulation the diameters are in the sub 300 nm ranges. The encapsulation efficiencies were close to 99 % in all cases and pH values ranged between 5.1 and 5.3. Each drug-loaded nanocarrier formulation was incorporated in Carbopol 940® gels. The semisolid dosage forms showed yellowish, glossy and homogeneous aspect after the incorporation of the colloidal suspensions and nanoemulsion. The recovery of nimesulide and the pH values for the gels containing nanoemulsion, nanospheres or nanocapsules remained constant during storage (120 days). For all formulations, the rheograms exhibited a non-Newtonian behavior presenting pseudoplastic characteristics and shear thinning. The rheograms were adjusted to Ostwald’s model showing regression coefficients higher than 0.9900. None thixotropic phenomenon was experimentally detected under the test conditions for all formulations. The ability of delivering the drug into the human skin was investigated using stripping technique and Franz-type diffusion cells. The gel containing nanocapsules (GNM-NC) and the gel containing nanospheres (GNM-NS) released the nimesulide in the same extension into the stratum corneum (SC). On the other hand, for the gel containing nanoemulsion (GNM-NE), the nimesulide was not quantified in SC, but it has been directly permeated for the dermis. The penetration of the nimesulide using the gel containing nanocapsules (GNM-NC) was larger in the deeper skin than using the gel containing nanospheres (GNM-NS) or the one containing nanoemulsion (GNM-NE). The gels containing nanocarriers (GNM-NC, GNM-NS and GNM-NE) were able to release the drug in the viable layer of the skin, comparing to a non-particulated nimesulide-loaded formulation at the same concentration. For the first time, this comparative study showed the influence of the presence of the polymer and of the type of nanocarrier on the permeation of a drug through the human skin.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Dithranol is very effective drug for the topical treatment of psoriasis. However, it has some adverse effects, such as irritation and stain in the skin that difficult its application and patient adherence to treatment. Its instability to light, high pH values, metals and the presence of oxygen, configure as a limiting step for use. So, the inclusion of drug in nanocarriers was the main objective of this work. Lipid core nanocapsules and nanoemulsions containing 0.5 mg/mL of dithranol and 0.05% of EDTA or 0.02% of ascorbic acid were prepared by interfacial deposition of preformed polymer and spontaneous emulsification methods, respectively, and evaluated in relation to its physicochemical characteristics (drug content, encapsulation efficiency, pH, mean size, polydispersity index and zeta potential). The nanocapsules, after preparation, showed satisfactory characteristics: drug content near to the theoretical concentration, encapsulation efficiency about 100%, nanometric mean size (220- 250 nm), polydispersity index below 0.25, negative zeta potential, and pH values from 5.6 to 4.4. Instead, low drug content was verified for the nanoemulsions (approximately 80%) after preparation. In photodegradation study against UVA light it was observed a higher stability of the dithranol-loaded nanocapsules comparing to solution containing the free drug (t1/2 = 4 and 1 h for nanocapsule and free drug solution containing EDTA, respectively; t1/2 = 17 and 7,5 h for nanocapsule and free drug solution containing ascorbic acid, respectively). Irritation test by HET-CAM method was conducted to evaluate the safety of the formulations. From the results it was found that nanoencapsulation of the drug decreased its toxicity compared to the effects observed for free drug. Subsequently, hydrogels containing nanocapsules were prepared employing Carbopol® 940 and Aristoflex® AVC as gel-forming polymers. The semisolid formulations showed suitable properties for topical application and higher stability when compared to nanocapsules suspensions and the hydrogel containing the free drug. Furthermore, a higher stability of dithranol was verified for hydrogels prepared with Aristoflex® AVC. / O ditranol é um fármaco muito eficaz no tratamento tópico da psoríase. Entretanto, apresenta alguns efeitos adversos, como irritação e manchas na pele que dificultam sua utilização e adesão dos pacientes ao tratamento. Sua instabilidade frente à luz, altos valores de pH, metais e a presença de oxigênio, configuram, também, um passo limitante para o seu uso. Desta forma, a inclusão do fármaco em nanocarreadores constituiu o principal objetivo deste trabalho. Nanocápsulas de núcleo lipídico e nanoemulsões contendo 0,5 mg/mL de ditranol e 0,05% de EDTA ou 0,02% de ácido ascórbico foram preparadas pelos métodos de deposição interfacial do polímero pré-formado e emulsificação espontânea, respectivamente, e avaliadas em relação as suas características físico-químicas (teor de fármaco, eficiência de encapsulamento, pH, diâmetro médio de partícula, polidispersão e potencial zeta). As nanocápsulas, após preparação, apresentaram características satisfatórias: teor de fármaco próximo ao teórico, eficiência de encapsulamento de, aproximadamente, 100%, diâmetro de partícula na faixa nanométrica (220-250 nm), índice de polidispersão abaixo de 0,25, potencial zeta negativo e valores de pH de 5,6 a 4,4. Ao contrário, um baixo teor de fármaco foi verificado para as nanoemulsões (aproximadamente, 80%) após preparação. No estudo de fotodegradação frente à luz UVA se observou uma maior estabilidade do fármaco nas nanocápsulas em comparação à solução do fármaco livre (t1/2 = 4 e 1 hora para a nanocápsula e solução do fármaco livre contendo EDTA, respectivamente; t1/2 = 17 e 7,5 horas para a nanocápsula e solução do fármaco livre contendo ácido ascórbico, respectivamente). O ensaio de irritação pelo método de HET-CAM foi realizado para a avaliação da segurança das formulações. A partir dos resultados verificou-se que a encapsulação do fármaco diminuiu sua toxicidade em relação aos efeitos observados para o fármaco livre. Posteriormente, hidrogéis contendo as nanocápsulas foram preparados empregando-se Carbopol® 940 e Aristoflex® AVC como polímeros formadores de gel. As formulações semissólidas desenvolvidas apresentaram propriedades adequadas para a aplicação tópica e maior estabilidade quando comparadas às suspensões de nanocápsulas e ao hidrogel contendo o fármaco livre. Além disso, uma maior estabilidade do ditranol foi verificada para os hidrogéis preparados com Aristoflex® AVC.