Des nanocapsules (NCs) biocompatibles destinées à l’administration intraveineuse d’agents anticancéreux hydrophobes ont été élaborées par polymérisation RAFT en miniémulsion, confinée à l’interface liquide/liquide. La polymérisation RAFT a été utilisée pour contrôler la croissance des greffons polymères constituant l’écorce des NCs à partir d’un transurf (macroagent RAFT et tensioactif) multifonctionnel dérivé du dextrane (DexN3-τCTAγ). Des NCs constituées d’une écorce en polymère hydrophobe (poly(méthacrylate de méthyle)) entourant un cœur liquide huileux (Miglyol®810) et recouvertes d’une couronne hydrophile polysaccharide (dextrane) ont ainsi été obtenues. Ces nano-objets ont été caractérisés en termes de taille, de recouvrement en dextrane (quantité de polysaccharide, épaisseur et stabilité), de stabilité colloïdale et de morphologie. La fabrication de NCs à écorce polymère pH-sensible a également été abordée. Enfin, le potentiel biomédical de ces nano-objets a été évalué grâce à différentes études : i) encapsulation et libération d’une substance active modèle, ii) cytotoxicité de NCs, iii) interactions des NCs avec les protéines plasmatiques et iv) fonctionnalisation de la surface des NCs par chimie « click ». / Biocompatible nanocapsules (NCs) for intravenous administration of hydrophobic anticancer agents were produced by interfacial Reversible Addition-Fragmentation chain Transfer (RAFT) miniemulsion polymerization. Controlled growth of polymeric grafts constituting NCs shell was obtained using a multi-reactive dextran-based transurf called DexN3-τCTAγ (acting both as macroRAFT agent and surfactant) to mediate RAFT polymerization at the liquid/liquid interface. NCs composed of a hydrophobic polymer shell (poly(methyl methacrylate)), an oily liquid core (Miglyol®810) and a hydrophilic polysaccharide coating (dextran) were obtained. These nano-objects were characterized in terms of size, dextran coverage (density, thickness and stability), colloidal stability and morphology. Synthesis of NCs with a pH-sensitive polymer shell was approached. Finally, potential of these nano-objects for biomedical applications was evaluated by studies on different aspects: i) encapsulation and delivery of a model active substance, ii) NCs cytotoxicity, iii) NCs interactions with plasma proteins, and iv) surface functionalization of NCs by “click chemistry”.

Doctor of Philosophy / Department of Biochemistry and Molecular Biophysics / John M. Tomich / Branched Amphiphilic Peptide Capsules (BAPCs) are peptide nano-spheres comprised of equimolar proportions of two branched peptide sequences bis(FLIVI)-K-KKKK and bis(FLIVIGSII)-K-KKKK that self-assemble in water to form bilayer delimited poly-cationic capsules capable of trapping solutes. We examined the lipid-like properties of this system including assembly, fusion, solute encapsulation, and resizing by membrane extrusion as well as their capability to be maintained at a specific size by storage at 4˚C. These studies along with earlier work from the lab (Gudlur et al. (2012) PLOS ONE 7(9): e45374) demonstrated that the capsules, while sharing many properties with lipid vesicles, were much more robust. We next investigated the stability, size limitations of encapsulation, cellular localization, retention and, bio-distribution of the BAPCs. We demonstrated that the BAPCs are readily taken up by epithelial cells in culture, escape or evade the endocytotic pathway, and accumulate in the peri-nuclear region where they persist without any apparent degradation. The stability and persistence of the capsules suggested they might be useful in delivering radionuclides. The BAPCs encapsulated alpha particle emitting radionuclides without any apparent leakage, were taken up by cells and were retained for extended periods of time. Their potential in this clinical application is being currently pursued. Lastly we studied the temperature dependence of capsule formation by examining the biophysical characteristics of temperature induced conformational changes in BAPCs and examined the structural parameters within the sequences that contribute to their remarkable stability. A region in the nine-residue sequence was identified as the critical element in this process. The ability to prepare stable uniform nano-scale capsules of desired sizes makes BAPCs potentially attractive as delivery vehicles for various solutes/drugs.

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Atualmente existem diversas terapias medicamentosas para o tratamento da malária, entretanto devido aos elevados efeitos colaterais e a resistência dos parasitos às terapias, a utilização de ferramentas como os nanosistemas tem sido uma alternativa a estas limitações. A utilização de nanocápsulas contendo quinina já apresentou efeito satisfatório frente a parasitemia induzida por P. berghei em roedores. Entretanto os efeitos toxicológicos desta formulação sobre o sistema reprodutivo e desenvolvimento fetal são desconhecidos. Desta forma, este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos da quinina livre e nanoencapsulada sobre o sistema reprodutivo, bem como sobre o desenvolvimento pré-natal. Para o desenvolvimento do estudo, o trabalho foi dividido em 2 experimentos. No experimento I, ratos da raça Wistar adultos machos e fêmeas foram divididos em 4 grupos: Controle, Nanocápsula branca (B-NC), Quinina Livre (25mg/Kg) e Quinina Nanoencapsulada (Q-NC) (25mg/kg). Após 7 dias de tratamento, verificou-se dano testicular e ovariano induzido pela quinina, evidenciados por aumento nos níveis de espécies reativas e malondialdeído, diminuição da atividade da enzima esteroidogênica 17 β-hidroxiesteróide desidrogenase, bem como alterações na capacidade antioxidante total. Em fêmeas verificou-se diminuição da viabilidade folicular e em machos diminuição da integridade de membrana dos espermatozoides, bem como alterações histológicas moderadas nos testículos após exposição à quinina. Os machos tratados com Q-NC, apresentaram níveis de espécies reativas diminuídos, capacidade antioxidante total aos níveis de controle 6 bem como espermatozoides com 100% de integridade de membrana. Entretanto os outros parâmetros apresentaram as mesmas alterações dos animais tratados com quinina livre. Após tratamento com Q-NC, as fêmeas apresentaram níveis de espécies reativas, capacidade antioxidante total, atividade da enzima 17 β-hidroxiesteróide desidrogenase e viabilidade folicular aos níveis do grupo controle. No experimento II avaliamos a toxicidade pré-natal, onde ratas prenhes foram tratadas do 7º ao 13º dia de gestação com quinina livre e Q-NC (25mg/kg) e eutanasiadas no 20º dia da prenhes e os fetos foram removidos para as análises morfológicas e bioquímicas. As fêmeas grávidas não apresentavam sinais visíveis de toxicidade. Não houve alteração no consumo de alimentos e água das fêmeas, bem como não houve diferença no ganho de peso. Os fetos que receberam tratamento perinatal com Q-NC não apresentaram anormalidades externas ou esqueléticas significativas e não houveram alterações nas medidas biométricas. Em ambos os grupos, foi verificado a presença de quinina no tecido cerebral e hepático dos fetos, demonstrando que a quinina atravessa a barreira transplacentária, entretanto, não foi verificada diferença significativa entre os grupos. Desta forma, pode-se verificar que nanocápsulas são bons carreadores para quinina, diminuindo os efeitos nocivos induzidos pela quinina em tecido ovariano e testicular, bem como não induziu danos maternos e fetais nos parâmetros avaliados, demonstrando ser uma terapia promissora para o tratamento da malária, inclusive em gestantes. / Quinine is an alkaloid extracted from the bark of the chinchona tree, which has antimalarial activity. Malaria is the most prevalent parasitic disease in the world, caused by the protozoan of the Plasmodium genus. Currently, there are several drug therapies for the malaria treatment. However, due to the high side effects and resistance of the parasites to the therapies, the use of tools such as nanosystems has been an alternative to these limitations. The use of quinine-loaded nanocapsules demonstrated a satisfactory effect against parasitemia induced by P. berghei in rodents, however the toxicological effects of this formulation on the reproductive system and foetal development are unknown. Thus, this work evaluated the effects of free and nanoencapsulated quinine on reproductive system, as well as prenatal development. For the development of the study, the work was divided into 2 experiments. Experiment I: Male and female adult Wistar rats were divided into 4 groups: Control, Blank Nanocapsules (B-NC), Free Quinine (25mg / kg) and Quinine-loaded Nanocapsules (Q-NC) (25mg / kg). After 7 days of treatment, testicular and ovarian damage quinine-induced was evidenced by increased levels of reactive species and malondialdehyde, decreased steroidogenic 17β-hydroxysteroid dehydrogenase enzyme activity, and changes in total antioxidant capacity. In females there was a decrease in follicular viability and in males decrease of spermatozoa membrane integrity, as well as moderate histological changes in the testes after exposure to quinine. Males treated with Q-NC showed decreased reactive species levels, total antioxidant capacity at control levels as well as spermatozoa with 100% of membrane integrity. However, the other parameters showed the same alterations as those treated with free quinine. After treatment with Q-NC, the females showed levels 8 of reactive species, total antioxidant capacity, 17 β-hydroxysteroid dehydrogenase enzyme activity and follicular viability at the levels of the control group. In experiment II we evaluated the prenatal toxicity, where pregnant rats were treated from the 7th to the 13th day of pregnancy with free quinine and Q-NC (25mg / kg) and euthanized on the 20th day of pregnancy and the fetuses were removed for morphological analysis and biochemical. Pregnant females showed no visible signs of toxicity. There was no change in the food and water consumption of the females, as well was there was no difference in the weight gain. Fetuses receiving perinatal Q-NC treatment did not present significant external or skeletal abnormalities and there were no changes in biometric measurements. In both groups, the presence of quinine in the cerebral and hepatic tissues of the fetuses was verified, demonstrating that quinine crosses the transplacental barrier, however, there was no significant difference between the groups. Thus, we verified that nanocapsules are good carriers for quinine, reducing the harmful effects induced by quinine in ovarian and testicular tissue, as well as did not induce maternal and fetal damages in the evaluated parameters, demonstrating to be a promising therapy for the malaria treatment, including in pregnancy.

Uma série de oito derivados porfirínicos monocatiônicos, na forma de base-livre e metalados com Zn(II), e tendo grupos metila ou [Ru(bipy)2Cl]+ ligados ao átomo de nitrogênio do substituinte piridil em uma das posições meso do anel, foram sintetizadas e caracterizadas, visando sua aplicação como fotossensibilizadores no tratamento de tumores de pele por TFD. Além de possuírem características anfifílicas que favorecem a sua interação com membranas biológicas, os compostos apresentaram um elevado rendimento quântico de formação de oxigênio singlete, principalmente os derivados metilados das porfirinas base-livre. A baixa solubilidade em meio aquoso, fator limitante da utilização como fotossensibilizadores, foi superada por meio do encapsulamento dos mesmos em micro e nanocápsulas poliméricas, pelo método de coacervação. Duas formulações, uma baseada em hidroxietilcelulose (HEC) e outra na mistura atelocolágeno marinho/goma xantana (ACM), foram preparadas e suas eficiências fotodinâmicas e citotoxicidade frente à células HeLa determinadas. As formulações de ACM mostraram ser não-tóxicas, enquanto os preparados com HEC apresentaram uma pequena, mas significativa citotoxicidade no escuro. Por outro lado, todas as formulações se tornaram tóxicas quando irradiadas com laser de 650 nm ou luz branca proveniente de lâmpada de mercúrio. Dentre as formulações preparadas, as mais ativas foram aquelas preparadas com os derivados porfirínicos base-livre metilados em ACM, provavelmente em virtude da maior eficiência de entrega do composto fotoativo em relação ao sistema polimérico de HEC, aliado aos elevados rendimentos quânticos de formação de oxigênio singlete em relação aos demais compostos. Além disso, o encapsulamento influenciou significativamentente a interação e citolocalização dos fotossensibilizadores, e consequentemente a taxa e o mecanismo de morte celular. Os estudos por microscopia de fluorescência confocal, evidenciaram que as nanocápsulas de ACM são capazes de penetrar na membrana das células, alcançando o citoplasma e liberando gradativamente o composto fotoativo no seu interior. Quando não encapsulada, em solução de dmso, a porfirina se acumula preferencialmente na membrana celular. Consequentemente, neste caso a irradiação levou ao comprometimento da integridade da mesma e o desencadeamento da necrose celular, indesejável na terapia por ocasionar inflamação nos tecidos. Em contrapartida, o tratamento com formulações de fotossensibilizadores nanoencapsulados promoveram menos danos mas favoreceram a apoptose, um mecanismo de morte programada que geralmente leva a regeneração rápida e total dos tecidos, e ausência de processos inflamatórios / A series of eight monocationic porphyrins derivatives as free-base and Zn(II) complexes, with methyl or [Ru(bipy)2Cl]+ groups bond to the nitrogen atom of the meso-pyridyl substituent, were synthesized and characterized aiming their application as photosensitizers in the treatment of skin tumors by Photodynamic Therapy (PDT). Those compounds, especially the methylated derivatives of the free-base porphyrins, are potentially useful because showed higher quantum yields for the photoinduced formation of singlet oxygen and amphiphilic character, that enhanced their interaction with biological membranes. The low solubility in aqueous media, a limiting factor for use as photosensitizers, was overcome by encapsulating them in polymeric micro-and nanocapsules using the coacervation method. Two formulations, one based on hydroxyethyl cellulose (HEC) and another in the marine atelocollagen/xanthan gum (MAC) mixture were prepared and their photodynamic efficiencies and cytotoxicity against HeLa cells determined. The MAC formulations were shown to be non-toxic, while the HEC presented a small but significant cytotoxicity in the dark. On the other hand, all formulations become toxic when irradiated with 650 nm laser or white light from a mercury lamp source. The most actives, among all formulations, were those prepared using the methylated free-base porphyrin derivatives and MAC, probably due to the higher delivery efficiency of the photosensitizers in relation to the formulations prepared with HEC, associated with their higher quantum yields of photoinduced formation of singlet oxygen of those species as compared with the other compounds. In addition, the encapsulation influenced the interaction and cytolocalization of the photosensitizers, and consequently the rate and mechanism of cell death. The MAC nanocapsules were shown to penetrate the cell membrane by confocal fluorescence microscopy, reaching the cytoplasm where gradually released the photoactive compound. However, the porphyrin derivatives preferentially accumulated in the cell membrane when in DMSO solution. Consequently, the irradiation compromised the membrane integrity leading to necrosis, an undesirable process since cause tissue inflammation. In contrast, the treatment with encapsulated photosensitizer formulations promoted a much lower level of photoinduced damage and apoptosis, a more desirable death mechanism characterized by a complete and rapid regeneration of tissues and absence of inflammatory processes.

Uma série de oito derivados porfirínicos monocatiônicos, na forma de base-livre e metalados com Zn(II), e tendo grupos metila ou [Ru(bipy)2Cl]+ ligados ao átomo de nitrogênio do substituinte piridil em uma das posições meso do anel, foram sintetizadas e caracterizadas, visando sua aplicação como fotossensibilizadores no tratamento de tumores de pele por TFD. Além de possuírem características anfifílicas que favorecem a sua interação com membranas biológicas, os compostos apresentaram um elevado rendimento quântico de formação de oxigênio singlete, principalmente os derivados metilados das porfirinas base-livre. A baixa solubilidade em meio aquoso, fator limitante da utilização como fotossensibilizadores, foi superada por meio do encapsulamento dos mesmos em micro e nanocápsulas poliméricas, pelo método de coacervação. Duas formulações, uma baseada em hidroxietilcelulose (HEC) e outra na mistura atelocolágeno marinho/goma xantana (ACM), foram preparadas e suas eficiências fotodinâmicas e citotoxicidade frente à células HeLa determinadas. As formulações de ACM mostraram ser não-tóxicas, enquanto os preparados com HEC apresentaram uma pequena, mas significativa citotoxicidade no escuro. Por outro lado, todas as formulações se tornaram tóxicas quando irradiadas com laser de 650 nm ou luz branca proveniente de lâmpada de mercúrio. Dentre as formulações preparadas, as mais ativas foram aquelas preparadas com os derivados porfirínicos base-livre metilados em ACM, provavelmente em virtude da maior eficiência de entrega do composto fotoativo em relação ao sistema polimérico de HEC, aliado aos elevados rendimentos quânticos de formação de oxigênio singlete em relação aos demais compostos. Além disso, o encapsulamento influenciou significativamentente a interação e citolocalização dos fotossensibilizadores, e consequentemente a taxa e o mecanismo de morte celular. Os estudos por microscopia de fluorescência confocal, evidenciaram que as nanocápsulas de ACM são capazes de penetrar na membrana das células, alcançando o citoplasma e liberando gradativamente o composto fotoativo no seu interior. Quando não encapsulada, em solução de dmso, a porfirina se acumula preferencialmente na membrana celular. Consequentemente, neste caso a irradiação levou ao comprometimento da integridade da mesma e o desencadeamento da necrose celular, indesejável na terapia por ocasionar inflamação nos tecidos. Em contrapartida, o tratamento com formulações de fotossensibilizadores nanoencapsulados promoveram menos danos mas favoreceram a apoptose, um mecanismo de morte programada que geralmente leva a regeneração rápida e total dos tecidos, e ausência de processos inflamatórios / A series of eight monocationic porphyrins derivatives as free-base and Zn(II) complexes, with methyl or [Ru(bipy)2Cl]+ groups bond to the nitrogen atom of the meso-pyridyl substituent, were synthesized and characterized aiming their application as photosensitizers in the treatment of skin tumors by Photodynamic Therapy (PDT). Those compounds, especially the methylated derivatives of the free-base porphyrins, are potentially useful because showed higher quantum yields for the photoinduced formation of singlet oxygen and amphiphilic character, that enhanced their interaction with biological membranes. The low solubility in aqueous media, a limiting factor for use as photosensitizers, was overcome by encapsulating them in polymeric micro-and nanocapsules using the coacervation method. Two formulations, one based on hydroxyethyl cellulose (HEC) and another in the marine atelocollagen/xanthan gum (MAC) mixture were prepared and their photodynamic efficiencies and cytotoxicity against HeLa cells determined. The MAC formulations were shown to be non-toxic, while the HEC presented a small but significant cytotoxicity in the dark. On the other hand, all formulations become toxic when irradiated with 650 nm laser or white light from a mercury lamp source. The most actives, among all formulations, were those prepared using the methylated free-base porphyrin derivatives and MAC, probably due to the higher delivery efficiency of the photosensitizers in relation to the formulations prepared with HEC, associated with their higher quantum yields of photoinduced formation of singlet oxygen of those species as compared with the other compounds. In addition, the encapsulation influenced the interaction and cytolocalization of the photosensitizers, and consequently the rate and mechanism of cell death. The MAC nanocapsules were shown to penetrate the cell membrane by confocal fluorescence microscopy, reaching the cytoplasm where gradually released the photoactive compound. However, the porphyrin derivatives preferentially accumulated in the cell membrane when in DMSO solution. Consequently, the irradiation compromised the membrane integrity leading to necrosis, an undesirable process since cause tissue inflammation. In contrast, the treatment with encapsulated photosensitizer formulations promoted a much lower level of photoinduced damage and apoptosis, a more desirable death mechanism characterized by a complete and rapid regeneration of tissues and absence of inflammatory processes.

O fluxo de injeção e o solvente orgânico, utilizado no preparo de nanoesferas poliméricas, são parâmetros experimentais que controlam o diâmetro e a distribuição de diâmetro das nanopartículas, formadas pelo processo conhecido como nucleação. Considerando as nanocápsulas de núcleo lipídico, formadas pelo processo de auto-organização, estes parâmetros experimentais ainda não foram explorados. Assim, esse trabalho propõe avaliar o fluxo de injeção e o solvente orgânico na preparação destas suspensões aquosas, caracterizando físicoquimicamente estes sistemas. Para variação de fluxo de injeção, utilizou-se uma bomba peristáltica, sendo possível a avaliação dos seguintes fluxos: 5, 8, 12, 15, 21 e 38 mL min¯¹. O diâmetro das nanocápsulas diminuiu de 256±9 nm a 127 ±8 nm pela técnica de difração de laser e 220±9 nm a 124±13 nm, segundo a técnica de espectroscopia de correlação de fótons. Os solventes orgânicos avaliados foram a acetona, acetonitrila e 1,4-Dioxano. Observou-se que a acetonitrila se mostrou adequada para a condição previamente otimizada com acetona, ao passo que o 1,4-Dioxano apresentou um pico micrométrico em sua distribuição. Assim, foi possível modelar este estudo através de um fatorial de design 2², onde têm-se dois fatores, fluxo de injeção e solvente orgânico, em dois níveis, nos fluxos de 5 e 38 mL min¯¹ e considerando os solventes acetona e acetonitrila. Como resultado, viu-se que o fluxo de injeção é o parâmetro de maior influência na preparação destas suspensões aquosas, se comparado ao solvente orgânico selecionado. Para elucidar o papel do solvente orgânico na preparação destes sistemas, calculouse os parâmetros de solubilidade e os coeficientes de difusão solvente orgânico\água e água\solvente orgânico para os três pares avaliados neste trabalho. Viu-se que os parâmetros de solubilidade e os coeficientes de difusão solvente orgânico\água explicam a não variação do diâmetro de partícula em função do solvente orgânico. Ainda, realizou-se um estudo de viscosidade, em função do log [PCL], para fases orgânicas preparadas com acetonitrila e 1,4- dioxano. Obteve-se o valor de 2,30 mg mL¯¹ para a concentração de agregação crítica quando utilizado o 1,4-Dioxano e 10,47 mg mL¯¹ para a fase orgânica preparada com acetonitrila. Então, pode-se dizer que este valor elevado encontrado para a acetonitrila é uma vantagem de sua utilização, uma vez que as características nanoscópicas são mantidas e um maior número de partículas pode ser formado. / Flow rate and organic solvent, used to prepare polimeric nanospheres, are experimental parameters that control the size and the size distribution curves of these nanoparticles, formed by particle nucleation. Considering the lipid core nanocapsules, formed by self-assembled process, these experimental parameters are not evaluated yet. Considering those, this work proposes to evaluate the flow rate and the organic solvent in the preparation of these aqueous suspensions, characterizing them physicochemically. To change the flow rate, it was used a peristaltic pump, it being possible to evaluate the following flows: 5, 12, 15, 21 and 38 mL min‾¹. The nanocapsules diameters decreased from 256±9 nm to 127 ±8 nm, by laser difratometry and 220±9 nm to 124±13 nm, by the photon correlation spectroscopy technique. The organic solvents evaluated were acetone, acetonitrle and 1,4-dioxane. It was observed that the acetonitrile was adequate for the condition previously optimized with acetone, whereas in the 1,4-dioxane distribution apears a micrometric peak. So, it was possible to modelate this study by a 2² factorial design, two factors, flow rate and organic solvent, in two levels, 5 and 38 mL min‾¹, considering acetone and acetonitrile. As a result, it was seen that the flow rate is the most influential parameter in the preparation of aqueous suspensions, compared to organic solvent selected. To elucidate the role of organic solvent in these systems, it was calculated the solubility parameter and the diffusion coefficients organic solvent/water and water/organic solvent to the three pairs evaluated in this work. It was seen that the solubility parameter and diffusion coefficient organic solvent/water explain the same diameter of the nanocapsules, even the change on the organic solvent. Even so, it was done a viscosity study, as a function of log [PCL], to organic phases prepared with acetonitrile and 1,4-dioxane. It was obtained a value of 2,30 mg mL‾¹ to the critical aggregation concentration to the 1,4-dioxane solvent, and the value of 10,47 mg mL‾¹ to the acetonitrile solvent. So, it can be said that this high value found for acetonitrile is an advantage in its use, since the nanoscopic characteristics are maintained and a larger number of nanoparticles can be formed.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Spray-drying and freeze-drying are dehydration techniques which serve as alternative to increase the stability of formulations which are in aqueous medium. Therefore, this study objectived the development of redispersible dried products prepared from suspensions of polymeric nanocapsules and nanoemulsions using tioconazole, an antifungal. The suspension of nanocapsules, prepared using poli(-caprolactona) - PCL and Eudragit® RS100 polymers, and nanoemulsions containing tioconazole (1.0 mg/ml) were evaluated in relation to mean particles size, drug content, pH and encapsulation efficiency, and after preparation, showed physicochemical characteristics suitable: mean particles size in the nanometer range (110 210 nm), polydispersity index below 0.20, drug content near to theoretical and encapsulation efficiency of approximately 100 % and 86 % for the PCL and Eudragit® RS100 nanocapsules, respectively. Furthermore, the formulations have been stable for 30 days. After, the liquid formulations were subjected to spray-drying and/or freeze-drying using lactose and trehalose as adjuvants in a proportion of 10 % (w/v). The dried products were characterized in relation to yield, index resuspension in water, drug content, moisture and morphology. Regardless of the method of dehydration and adjuvant, the dried products presented satisfactory physicochemical characteristics: yield 50 100 % (depending on the technique of dehydration), drug content near to theoretical, percentage of moisture of less than 4.2 %, good redispersion in water, is possible to verify the presence of nanometric and micrometric particles (by laser diffraction), and the recovery of nanometer size similar to the original liquid formulation, after filtration (photon correlation spectroscopy). Morphological analysis showed the presence of rounded particles for the powders obtained by spray-drying and irregular to those obtained by freeze-drying. Dried products were stable for 30 days, however, the powders obtained from nanoemulsions and nanocapsules of Eudragit® RS100, by spray-drying and lactose as adjuvant showed a decrease in tioconazole content. The suspensions of nanocapsules and nanoemulsions and their respective dried products containing tioconazole showed antifungal activity against the yeast C. albicans, demonstrating that the dehydration process did not affect the action of the drug. Evaluation of in vitro release of the drug by the technique of dialysis bags showed that dried products prepared from nanocapsules were able to promote the control release of the drug, especially the dried products obtained from nanocapsules of PCL by spray-drying, which showed more tioconazole control release at time of 48 hours. / A secagem por aspersão (spray-drying) e a liofilização são técnicas de desidratação que servem como alternativa para aumentar a estabilidade de formulações que se encontram em meio aquoso. Neste sentido, este trabalho objetivou o desenvolvimento de produtos secos redispersíveis preparados a partir de suspensões de nanocápsulas poliméricas e nanoemulsões utilizando o tioconazol, um fármaco antifúngico. As suspensões de nanocápsulas, preparadas com os polímeros poli(-caprolactona) PCL e Eudragit® RS100, e nanoemulsões contendo tioconazol (1,0 mg/mL) foram avaliadas quanto ao diâmetro médio de partículas, teor de fármaco, pH e eficiência de encapsulamento, as quais, após a preparação, apresentaram características físico-químicas adequadas: diâmetro médio de partículas na faixa nanométrica (110 210 nm), índice de polidispersão abaixo de 0,20, teor de fármaco próximo ao teórico e eficiência de encapsulamentro de, aproximadamente, 100 % e 86 % para as nanocápsulas de PCL e Eudragit® RS100, respectivamente. Além disso, as formulações foram estáveis por 30 dias. Após, as formulações líquidas foram submetidas à secagem por aspersão e/ou a liofilização, utilizando a lactose e a trealose como adjuvantes, na proporção de 10 % (m/v). Os produtos secos foram caracterizados em relação ao rendimento, índice de ressuspensão em água, teor de fármaco, umidade e morfologia. Independente do método de desidratação e do adjuvante, os produtos secos apresentaram características físico-químicas satisfatórias: rendimento de 50 100 % (dependendo da técnica de desidratação), teor de fármaco próximo ao teórico, percentual de umidade inferior a 4,2 %, boa redispersão em água, sendo possível verificar a presença de partículas nanométricas e micrométricas (por difração a laser), e a retomada do tamanho nanométrico semelhante à formulação líquida original, após filtração (espectroscopia de correlação de fótons). Na análise morfológica foi observada a presença de partículas arredondadas para os pós obtidos por spray-drying e irregulares para os obtidos por liofilização. Os produtos secos foram estáveis por 30 dias; todavia, os pós obtidos a partir de nanoemulsões e nanocápsulas de Eudragit® RS100, por spray-drying e lactose como adjuvante, apresentaram um decaimento no teor de tioconazol. As suspensões de nanocápsulas e nanoemulsões e seus respectivos produtos secos contendo tioconazol apresentaram atividade antifúngica frente à levedura de C. albicans, demonstrando que os processos de desidratação não afetaram a ação do fármaco. A avaliação de liberação in vitro do fármaco pela técnica de sacos de diálise demonstrou que os produtos secos preparados a partir de nanocápsulas foram capazes de promover o controle de liberação do fármaco, destacando-se os produtos secos obtidos a partir de nanocápsulas de PCL por spray-drying que apresentaram maior controle na liberação do tioconazol no tempo de 48 horas.

Esta tese de doutorado fundamentou-se na preparação e caracterização de suspensões de nanocápsulas contendo quercetina (QUE) e metoxicinamato de octila (MCO), como componente do núcleo central destes sistemas. As suspensões foram preparadas pelo método de deposição interfacial do polímero pré-formado e foram posteriormente caracterizadas através da determinação dos teores totais de QUE e MCO, das taxas de associação da QUE e do MCO às nanocápsulas, dos diâmetros médios de partículas e polidispersões, dos potenciais zeta e análises morfológicas. Avaliou-se neste estudo, a influência do tipo de tesioativo utilizado (Span 60® ou Epikuron 170®) sobre as características físico-químicas das suspensões de nanocápsulas. As formulações foram estudadas quanto a sua estabilidade frente à radiação UVA, durante um período de exposição de 15 dias. As suspensões apresentaram tamanhos de partícula inferiores a 500 nm e taxas de encapsulação próximas a 90 % para a QUE e MCO. Este teste permitiu verificar que as nanocápsulas são sistemas capazes de proteger parcialmente as substâncias nela associadas contra a fotodegradação. As formulações preparadas com Span 60® foram mais efetivas na proteção contra a fotodegradação tanto da QUE, quanto do MCO, no entanto, evidenciou-se que a presença destas duas substâncias contribuiu para a proteção de ambas. Os testes para avaliação do potencial antioxidante das nanocápsulas contendo QUE e MCO foram conduzidos em células de levedura de Saccharomyces cerevisiae durante um período de 35 h, com coletas em tempos específicos. Os resultados demonstraram que a presença das suspensões de nanocápsulas, contendo ambas as substâncias associadas, foi capaz de minimizar a mortalidade das células de levedura em presença do agente estressor. Além disso, foi possível perceber que este efeito de proteção se manteve ao final das 35 h comprovando a eficiência destes sistemas na liberação lenta de substâncias. As suspensões de nanocápsulas foram associadas a um gel hidrofílico e, após, foram aplicadas sobre a superfície cutânea para avaliação dos perfis de liberação do MCO após 3 e 6 h de incubação. Testes in vitro utilizando células de Franz, foram realizados para avaliar a liberação do MCO a partir das nanocápsulas. Para este experimento utilizou-se acetonitrila como solvente, devido sua capacidade de solubilizar o polímero permitindo estimar a quantidade total de MCO em cada camada da pele. Com a finalidade de avaliar a quantidade de MCO liberado por difusão das nanocápsulas nas diferentes camadas da pele com o passar do tempo (MCO livre) utilizou-se o miristato de isopropila como solvente, pois o mesmo não é capaz de solubilizar o polímero, mas solubiliza o MCO. Os resultados obtidos neste estudo demonstraram que o MCO permanece acumulado nas camadas mais superficiais da pele, sendo a epiderme a principal barreira para a passagem deste filtro pela pele. Após aplicação e transcorrido os tempos de estudo não foi possível recuperar MCO na derme e também no líquido receptor. A utilização do miristato de isopropila permitiu demonstrar que a liberação do MCO foi diferente dependendo das camadas da pele. Setenta e oito por cento de MCO foi liberado após 6 h na superfície cutânea e cerca de 40 % no estrato córneo, sendo que este percentual diminuiu em torno de 20 % nas camadas mais profundas da pele. Os resultados permitiram inferir que a liberação do MCO difere entre a superfície da pele e as demais camadas. / This work has been based on the development and characterization of nanocapsules containing quercetin (QUE) and octyl metoxycinnamate (OMC), used as oil core of these systems. The nanocapsule suspensions were prepared by interfacial deposition of preformed polymer. The suspensions were characterized in terms of QUE and OMC contents and associated drug (QUE) within the nanoparticles, morphology, pH, mean size and polydispersity, as well as the zeta potentials. The influence of the type of surfactant (Span 60® e Epikuron 170®) on the physicochemical characteristics of suspensions was evaluated. The stability of the different formulations was evaluated under UVA radiation for 15 days. The aim of this test was to evaluate the nanocapsules ability in protecting the loaded substances against the photodegradation. The nanocapsules presented particle sizes lower than 500 nm, negative zeta potential values and QUE and OMC total contents about 90 %. The encapsulation efficiencies for QUE were 100 %. After 15 days, the formulations prepared with Span 60® and QUE/OMC showed more than 80 % of QUE content. The formulation prepared exclusively with QUE showed a content of QUE around 50 %. The totality of OMC degraded in solution, while OMC remained around 15 % stable in the nanocapsules prepared with Span 60® and QUE. After UVA exposure, QUE and OMC concentrations remained higher for the nanocapsules than for the solutions. Furthermore, the nanoencapsulation of QUE and OMC, using Span 60® improved their photostability. The antioxidant properties of the QUE-loaded nanocapsule suspensions were also evaluated and for this test Saccharomyces cerevisiae cells were used during 35 h of incubation. QUE and OMC nanocapsule suspensions showed an important in vivo antioxidant activity against the damages caused by a stressor agent that lasted for 35 h. The longer bioactivity of those nanocapsules was probably related to the slowly release of the QUE. The nanocapsule suspensions were incorporated in gel or emulsion (O/W) formulations. OMC release profiles from nanocapsules were evaluated for 3 and 6 h. In vitro measurements using static Franz diffusion cells were performed to examine the release behavior of OMC from the nanocapsules. It was used acetonitrile as solvent because it is capable to dissolve the polymer shell of nanocapsules and the sunscreen. This method gave an estimation of the total amount of OMC (encapsulated and released) in each skin layer. A new skin treatment was used, which preserved the polymer shell of the particles. Isopropyl myristate was chosen as solvent because it is not able to solubilize the polymer but it is capable to solubilize OMC released from nanocapsules. These results demonstrated that the OMC accumulated in the upper skin layers. The viable epidermis seemed to be the limiting barrier for the progression of nanocapsules penetration in the skin. Independently of the skin treatment, the same amount of OMC was recovered in the dermis and no OMC was detected in the receptor compartment indicating the absence of nanocapsules in both compartments. Moreover, the use of isopropyl miristate showed that the OMC release was different depending on the skin level. Whereas 78 % of OMC was released after 6 h at the surface of the skin and around 40 % in the stratum corneum, this percentage decreased to 20 % in the deeper skin layers. It can be thus concluded that the OMC release profile is different between the surface and the viable skin.

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O fluxo de injeção e o solvente orgânico, utilizado no preparo de nanoesferas poliméricas, são parâmetros experimentais que controlam o diâmetro e a distribuição de diâmetro das nanopartículas, formadas pelo processo conhecido como nucleação. Considerando as nanocápsulas de núcleo lipídico, formadas pelo processo de auto-organização, estes parâmetros experimentais ainda não foram explorados. Assim, esse trabalho propõe avaliar o fluxo de injeção e o solvente orgânico na preparação destas suspensões aquosas, caracterizando físicoquimicamente estes sistemas. Para variação de fluxo de injeção, utilizou-se uma bomba peristáltica, sendo possível a avaliação dos seguintes fluxos: 5, 8, 12, 15, 21 e 38 mL min¯¹. O diâmetro das nanocápsulas diminuiu de 256±9 nm a 127 ±8 nm pela técnica de difração de laser e 220±9 nm a 124±13 nm, segundo a técnica de espectroscopia de correlação de fótons. Os solventes orgânicos avaliados foram a acetona, acetonitrila e 1,4-Dioxano. Observou-se que a acetonitrila se mostrou adequada para a condição previamente otimizada com acetona, ao passo que o 1,4-Dioxano apresentou um pico micrométrico em sua distribuição. Assim, foi possível modelar este estudo através de um fatorial de design 2², onde têm-se dois fatores, fluxo de injeção e solvente orgânico, em dois níveis, nos fluxos de 5 e 38 mL min¯¹ e considerando os solventes acetona e acetonitrila. Como resultado, viu-se que o fluxo de injeção é o parâmetro de maior influência na preparação destas suspensões aquosas, se comparado ao solvente orgânico selecionado. Para elucidar o papel do solvente orgânico na preparação destes sistemas, calculouse os parâmetros de solubilidade e os coeficientes de difusão solvente orgânico\água e água\solvente orgânico para os três pares avaliados neste trabalho. Viu-se que os parâmetros de solubilidade e os coeficientes de difusão solvente orgânico\água explicam a não variação do diâmetro de partícula em função do solvente orgânico. Ainda, realizou-se um estudo de viscosidade, em função do log [PCL], para fases orgânicas preparadas com acetonitrila e 1,4- dioxano. Obteve-se o valor de 2,30 mg mL¯¹ para a concentração de agregação crítica quando utilizado o 1,4-Dioxano e 10,47 mg mL¯¹ para a fase orgânica preparada com acetonitrila. Então, pode-se dizer que este valor elevado encontrado para a acetonitrila é uma vantagem de sua utilização, uma vez que as características nanoscópicas são mantidas e um maior número de partículas pode ser formado. / Flow rate and organic solvent, used to prepare polimeric nanospheres, are experimental parameters that control the size and the size distribution curves of these nanoparticles, formed by particle nucleation. Considering the lipid core nanocapsules, formed by self-assembled process, these experimental parameters are not evaluated yet. Considering those, this work proposes to evaluate the flow rate and the organic solvent in the preparation of these aqueous suspensions, characterizing them physicochemically. To change the flow rate, it was used a peristaltic pump, it being possible to evaluate the following flows: 5, 12, 15, 21 and 38 mL min‾¹. The nanocapsules diameters decreased from 256±9 nm to 127 ±8 nm, by laser difratometry and 220±9 nm to 124±13 nm, by the photon correlation spectroscopy technique. The organic solvents evaluated were acetone, acetonitrle and 1,4-dioxane. It was observed that the acetonitrile was adequate for the condition previously optimized with acetone, whereas in the 1,4-dioxane distribution apears a micrometric peak. So, it was possible to modelate this study by a 2² factorial design, two factors, flow rate and organic solvent, in two levels, 5 and 38 mL min‾¹, considering acetone and acetonitrile. As a result, it was seen that the flow rate is the most influential parameter in the preparation of aqueous suspensions, compared to organic solvent selected. To elucidate the role of organic solvent in these systems, it was calculated the solubility parameter and the diffusion coefficients organic solvent/water and water/organic solvent to the three pairs evaluated in this work. It was seen that the solubility parameter and diffusion coefficient organic solvent/water explain the same diameter of the nanocapsules, even the change on the organic solvent. Even so, it was done a viscosity study, as a function of log [PCL], to organic phases prepared with acetonitrile and 1,4-dioxane. It was obtained a value of 2,30 mg mL‾¹ to the critical aggregation concentration to the 1,4-dioxane solvent, and the value of 10,47 mg mL‾¹ to the acetonitrile solvent. So, it can be said that this high value found for acetonitrile is an advantage in its use, since the nanoscopic characteristics are maintained and a larger number of nanoparticles can be formed.