Submitted by Raquel Bester Liszbinski (raquelb.biomed@gmail.com) on 2018-06-12T15:27:51Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Raquel Bester Liszbinski 04.2018 .pdf: 2684297 bytes, checksum: 39e14fcba58d472dfe21ab816c211c29 (MD5) / Approved for entry into archive by ROSANGELA APARECIDA LOBO null (rosangelalobo@btu.unesp.br) on 2018-06-13T16:59:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 liszbinski_rb_me_bot.pdf: 2684297 bytes, checksum: 39e14fcba58d472dfe21ab816c211c29 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-13T16:59:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 liszbinski_rb_me_bot.pdf: 2684297 bytes, checksum: 39e14fcba58d472dfe21ab816c211c29 (MD5) Previous issue date: 2018-04-26 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O câncer colorretal (CCR) é o terceiro tipo mais prevalente de câncer no mundo, com frequentes complicações metastáticas muitas vezes associadas ao desenvolvimento de resistência adquirida aos fármacos. Uma das estratégias terapêuticas utilizadas no tratamento de pacientes que não respondem bem à quimioterapia convencional é a imunoterapia baseada na aplicação de anticorpos monoclonais cetuximab ou panitumumab, ambos dirigidos ao receptor do fator de crescimento epidérmico (EGFR). Em alguns casos observa-se associação da resistência aos anticorpos com a superexpressão de HER2, outro membro da família do EGFR. Assim, esta dissertação foi elaborada para testar a hipótese de que o uso conjunto de anticorpos anti-EGFR e anti-HER será capaz de reduzir o escape das células tumorais e que a associação com fármacos antitumorais tornará mais efetiva sua eliminação. Com esse propósito, nosso objetivo foi utilizar nanopartículas ouro (AuNP) para o transporte de 5-fluorouracil (5FU), endereçando esses nanocarreadores para as células de câncer colorretal recobrindo-os com anticorpos contra os receptores para fator de crescimento epidérmico EGFR (ErbB-1) e HER2 (ErbB-2). Os nanocarreadores foram testados in vitro quanto a sua interação por células de câncer colorretal HCT-116 e Caco-2 por citometria de fluxo, sua capacidade de induzir apoptose/necrose e seu efeito sobre a atividade proliferativa das células testadas. Nossos dados indicam que as AuNP produzidas e funcionalizadas com as moléculas de interesse possuem estrutura esférica, no entanto, algumas formulações apresentaram aglomeração devido a incorporação das moléculas orgânicas. Os ensaios biológicos mostraram que a AuNP 5FU EGFR teve efeito significativo na atividade citotóxica pela via apoptótica recente quando as células foram expostas à maior concentração testada, independentemente do tempo de exposição. Consequentemente, a proliferação celular foi cessada neste mesmo tratamentos e ambos os fenômenos foram observados de forma mais evidente na linhagem Caco-2, inclusive demonstrando efeito superior ao quimioterápico na forma livre. / Colorectal cancer (CRC) is the third most prevalent type of cancer in worldwide and is frequently associated with metastatic complications. Therapeutic strategies to treat those patients who do not respond to conventional chemotherapy is based on the application of monoclonal antibodies cetuximab or panitumumab, both directed targeting the epidermal growth factor receptor (EGFR). However, in some cases resistance is associated with an overexpression of HER2, another receptor belonging to the EGFR family. Therefore, this dissertation was designed to test the hypothesis that the combination of anti-EGFR and anti-HER antibodies will be able to reduce the escape of tumor cells, and that their association with antitumor drugs could improve the elimination of tumor cells. Then, our goal was to use gold nanoparticles (AuNP) for transporting 5-fluorouracil (5FU), addressing them to colorectal cancer cells by coating them with antibodies against the receptors of epidermal growth factor EGFR (ErbB-1) and HER2 (ErbB-2). Nanocarriers were tested in vitro by flow cytometry for their interaction and internalization by the colorectal cancer cell line HCT-116 and Caco-2, their ability to induce apoptosis/necrosis and stop cell proliferation. Our results show that AuNP produced and functionalized with the molecules of interest have spherical structure, however, some formulations showed agglomeration due to the incorporation of organic molecules. Biological assays showed that AuNP 5FU EGFR had a significant effect on cytotoxic activity by the recent apoptotic pathway when cells were exposed to the highest concentration tested independently of the time of exposure. As a result, cell proliferation was stopped at this same treatment and both phenomena were observed most clearly in the Caco-2 cell line, including demonstrating superior effect to chemotherapy in free form. / FAPESP: 2015/26729-2.

Orientador: Ramon Kaneno / Resumo: O câncer colorretal (CCR) é o terceiro tipo mais prevalente de câncer no mundo, com frequentes complicações metastáticas muitas vezes associadas ao desenvolvimento de resistência adquirida aos fármacos. Uma das estratégias terapêuticas utilizadas no tratamento de pacientes que não respondem bem à quimioterapia convencional é a imunoterapia baseada na aplicação de anticorpos monoclonais cetuximab ou panitumumab, ambos dirigidos ao receptor do fator de crescimento epidérmico (EGFR). Em alguns casos observa-se associação da resistência aos anticorpos com a superexpressão de HER2, outro membro da família do EGFR. Assim, esta dissertação foi elaborada para testar a hipótese de que o uso conjunto de anticorpos anti-EGFR e anti-HER será capaz de reduzir o escape das células tumorais e que a associação com fármacos antitumorais tornará mais efetiva sua eliminação. Com esse propósito, nosso objetivo foi utilizar nanopartículas ouro (AuNP) para o transporte de 5-fluorouracil (5FU), endereçando esses nanocarreadores para as células de câncer colorretal recobrindo-os com anticorpos contra os receptores para fator de crescimento epidérmico EGFR (ErbB-1) e HER2 (ErbB-2). Os nanocarreadores foram testados in vitro quanto a sua interação por células de câncer colorretal HCT-116 e Caco-2 por citometria de fluxo, sua capacidade de induzir apoptose/necrose e seu efeito sobre a atividade proliferativa das células testadas. Nossos dados indicam que as AuNP produzidas e funcionalizadas com as molé... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Colorectal cancer (CRC) is the third most prevalent type of cancer in worldwide and is frequently associated with metastatic complications. Therapeutic strategies to treat those patients who do not respond to conventional chemotherapy is based on the application of monoclonal antibodies cetuximab or panitumumab, both directed targeting the epidermal growth factor receptor (EGFR). However, in some cases resistance is associated with an overexpression of HER2, another receptor belonging to the EGFR family. Therefore, this dissertation was designed to test the hypothesis that the combination of anti-EGFR and anti-HER antibodies will be able to reduce the escape of tumor cells, and that their association with antitumor drugs could improve the elimination of tumor cells. Then, our goal was to use gold nanoparticles (AuNP) for transporting 5-fluorouracil (5FU), addressing them to colorectal cancer cells by coating them with antibodies against the receptors of epidermal growth factor EGFR (ErbB-1) and HER2 (ErbB-2). Nanocarriers were tested in vitro by flow cytometry for their interaction and internalization by the colorectal cancer cell line HCT-116 and Caco-2, their ability to induce apoptosis/necrosis and stop cell proliferation. Our results show that AuNP produced and functionalized with the molecules of interest have spherical structure, however, some formulations showed agglomeration due to the incorporation of organic molecules. Biological assays showed that AuNP 5FU EGFR had... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Moléculas de origem vegetal foram há muito testadas como fonte de drogas antineoplásicas com sucesso promissor. Este trabalho trata dos efeitos antiangiogênicos do Metil Jasmonato. Este derivado hidrofóbico do ácido jasmônico foi demonstrado anteriormente como um agente de dano seletivo para a mitocôndria de células neoplásicas. In vitro, o Metil Jasmonato 1-10 mM promoveu a morte celular de células endoteliais humanas de cordão umbilical (HUVEC) e de melanoma murino (B16 -F10), enquanto concentrações micromolares foram inócuas. A inclusão do Metil Jasmonato em liposomos de fosfatidilcolina e em um nanocarreador hidrofílico baseado em açúcar mostrou efeitos diferenciais sobre a citotoxicidade. A interrupção do ciclo celular foi observada em concentrações citotóxicas, enquanto a diminuição na produção de VEGF e algum grau de autofagia foram sugeridos em concentrações micromolares. In vivo, Metil Jasmonato 1-10mM foi francamente tóxico, e reduziu a densidade de vasos em membranas corioalantóicas de embrião de galinha (CAM). Entretanto, concentrações entre 1-10 ?M produziram um efeito complexo. Ocorreu aumento no brotamento capilar, mas os novos vasos apresentaram-se frágeis e menos organizados que os controles correspondentes. Sugere-se que, além da toxicidade direta, a ação do Metil Jasmonato sobre a angiogênese seja relevante para seu efeito antineoplásico. / Molecular plant components have long been tested as sources for antineoplasic drugs with promising success. The present work deals with the anti-angiogenic effects of Methyl Jasmonate. This hydrophobic Jasmonate derivative was previously demonstrated to selectively damage the mitochondria of cancer cells. In vitro, 1-10 mM Methyl Jasmonate induced the cell death of the human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) and the Murine melanoma cells (B16-F10), while micromolar concentrations were ineffective. Methyl Jasmonate inclusion in phosphatidylcholine liposomes and in an hydrophilic sugar based nanocarrier presented differential effects upon citotoxicity. Cell cycle arrest was observed in citotoxic concentrations, while VEGF withdrawn and some autophagy was suggested in the micromolar range. In vivo, 1-10mM concentrations were explicitly toxic and reduced the vessel density of the Chorioallantoic Membrane of the Chicken Embryo (CAM). However, 1-10 ?M concentrations produced a complex effect. There was increased capillary budding, but the new vessels were leakier and less organized than corresponding controls. It is suggested that not only direct toxicity, but also the drug effects upon angiogenesis are relevant to the antineoplasic effects of Methyl Jasmonate.

A fosfoetanolamina sintética (FO-S), um fosfomonoéster, apresenta relevante atividade antitumoral. Contudo, a utilização de um carreador para encapsular a FO-S em lipossomas poderia favorecer a sua disponibilidade no microambiente tumoral, possibilitando o aumento da sua eficácia. Desta forma, o presente estudo avaliou a eficiência de encapsulamento da FO-S em lipossomas de DODAC e o seu potencial antitumoral. Os lipossomas foram preparados por ultrasonicação e caracterizados físicoquimicamente. A citotoxidade foi avaliada nas linhagens tumorais B16F10 (melanoma murino), Hepa1c1c7 (hepatocarcinoma murino) e Skmel-28 (melanoma humano) e nas células normais HUVEC, após o tratamento com diferentes concentrações dos lipossomas DODAC/FO-S, no tempo de 24 horas. A internalização dos lipossomas e o potencial elétrico mitocondrial foram analisados por microscopia confocal a laser. Adicionalmente, a expressão das proteínas caspases 3 e 8 ativas, receptor DR4, citocromo c, p53, p21, Bax, p27, CD44, CD90, Bcl-2 e ciclina D1 foi quantificada por citometria de fluxo. Para os estudos in vivo, os camundongos C57BL/6J portadores de hepatocarcinoma foram tratados com FO-S, DODAC/FO-S e DODAC, pelas vias intraperitoneal (IP) e intrahepática (IH), durante 20 dias. Os resultados demonstraram que os lipossomas apresentaram aspecto esférico e alta eficiência de encapsulação da FO-S, como também promoveram maior citotoxicidade nas linhagens tumorais estudadas, em comparação com FO-S. Além disto, nas células B16F10 e Hepa1c1c7, ocasionou parada nas fases S e G2/M do ciclo celular. A linhagem Hepa1c1c7 foi a mais sensível ao tratamento com os lipossomas DODAC/FO-S, os quais foram internalizados em até 6 horas e promoveram a diminuição de CD90, CD44, ciclina D1 e Bcl-2, o aumento de p53, p21, p27, Bax e caspases 8 e 3 ativas e a liberação do citocromo c. O aumento significativo das caspases 8 e 3 ativas, expressão do receptor DR4 e a liberação do citocromo c também ocorreu nas linhagens B16F10 e Skmel-28. Os resultados in vivo mostraram que os lipossomas DODAC/FO-S e a FO-S não induziram hepatotoxicidade, nefrotoxicidade e caquexia. Os lipossomas DODAC/FO-S não ocasionaram mielossupressão e hemólise, apresentando menor toxicidade em relação a FO-S, administrada pelas vias IP e IH. Além disto, os tratamentos com DODAC/FO-S (IH) e FO-S (IH e IP) foram efetivos em diminuir o número de células na fase S. Contudo, apenas os lipossomas DODAC/FO-S (IH) reduziram significamente os focos tumorais, aumentando as áreas de necrose, promovendo também o aumento da expressão gênica da p53, ciclina B1 e caspases 8 e 3. O conjunto dos resultados in vivo e in vitro demonstraram que a formulação lipossomal DODAC/FO-S foi capaz de maximizar os efeitos antitumorais da FO-S, ativando as vias intrínsecas e extrínsecas da apoptose / Synthetic phosphoethanolamine (PHO-S) - a phosphomonoester - has shown relevant anticancer effects. However, the utilization of a carrier to encapsulate the PHOS in liposomes can maximize its availability in the tumor microenvironment, allowing an increase in its effectiveness. Thus, the present study has evaluated efficiency of PHO-S encapsulation in DODAC liposomes and its antitumor potential. The liposomes were prepared by ultrasonication and physico-chemically characterized. The cytotoxic effects were evaluated on B16F10 cells (murine melanoma), Hepa1c1c7 cells (murine hepatocellular carcinoma), Skmel-28 (human melanoma) and in endothelial cells HUVEC, after treatment with DODAC/PHO-S liposomes at different concentrations for 24 hours. The internalization of the liposomes and mitochondrial electrical potential were analyzed by confocal laser microscopy. Additionally, the expression of active caspases 3 and 8, receptor DR4, cytochrome c, p53 p53, p21, Bax, p27, CD44, CD90, Bcl-2 and cyclin D1 proteins was quantified by flow cytometry. For in vivo studies, C57BL/6J mice with hepatocellular carcinoma were treated with PHO-S, DODAC/PHO-S and DODAC, by intraperitoneal (IP) and intratumoral (IT) routes for 20 days. The results demonstrated that liposomes presented spherical aspect and high PHO-S encapsulation efficiency, as also promoted high cytotoxic effect - compared with PHO-S. Furthermore, in B16F10 and Hepa1c1c7 cells, the liposomes induced S and G2/M cell cycle arrest. Hepa1c1c7 cells showed greater sensitivity to the DODAC/PHO-S formulation, which were internalized until 6 hours and promoted a decrease in the expression of CD90, CD44, cyclin D1 and Bcl-2, an increase of de p53, p21, p27, Bax and active caspases 8 and 3 and the liberation of cytochrome c. The significant increase in the expression of active caspases 3 and 8, DR4 receptor and liberation of cytochrome c also occurred in B16F10 and Skmel-28 cells. In vivo results showed that DODAC/PHO-S liposomes and PHO-S did not induce nephrotoxicity, hepatotoxicity and cachexia. DODAC/PHO-S liposomes did not cause myelosuppression and hemolysis, presenting lower toxicity in relation to PHO-S - when administered by IP and IT routes. Moreover, treatment with DODAC/PHO-S (IT) and PHO-S (IT and IP) effectively decreased the number of cells in S phase. However, only DODAC/PHO-S liposomes significantly reduced the number of tumor foci, increasing area of necrosis, and also promoting an increase in gene expression of p53, cyclin B1 and caspases 8 and 3. The set of in vitro and in vivo results demonstrated that DODAC/PHO-S liposomal formulation was capable of maximizing the PHO-S antitumor effects, activating the intrinsic and extrinsic pathways of the apoptosis

O ácido 5-aminolevulínico (5-ALA) é empregado como pró-fármaco, precursor de um agente fotossensibilizador na terapia fotodinâmica (TFD). Após a aplicação de 5-ALA topicamente, a incidência de luz visível de comprimento de onda apropriado induz a formação de uma substância altamente fluorescente e fotodinamicamente ativa, a Protoporfirina IX (PpIX).Todavia,devido a sua característica hidrofílica o 5-ALA apresenta reduzida penetração na epiderme e derme, limitando sua aplicação tópica. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de sistemas de veiculação nanoestruturados para o 5-ALA, visando maior penetração na pele e aumento da eficácia fotodinâmica. Além do 5-ALA, foram testados outros fármacos hidrofílicos, incluindo um anti-inflamatório, uma vitamina e um anti-microbiano, para validação do sistema de liberação controlada e ação sítio-específica. Foi realizado um estudo de desenvolvimento de formulação e processo para obtenção dos nanocarreadores placebo e posterior incorporação dos fámacos, além da caracterização completa dos sistemas obtidos, resultando no depósito de uma patente dos novos sistemas: Nanocarreadores Poliméricos Coloidais. Como principais resultados deste trabalho destaca-se a obtenção de sistemas em escala nanométrica, com alta eficiência de encapsulação e perfil de liberação controlado, além dos nanocarreadores proporcionarem o aumento da permeação cutânea e ação sítio específica dos fármacos, seja na célula cancerígena ou mesmo na lesão causada por microorganismos. A relevância deste trabalho baseou-se na necessidade de um tratamento prático, altamente seletivo e moderno, que seja otimizado mediante a administração do pró-farmaco 5-ALA em sistemas de liberação apropriados, pois a barreira epidérmica do tecido canceroso constitui ainda uma limitação para a TFD tópica. / The 5-aminolevulinic acid (ALA) is a pro-drug, precursor of a photossensitizer agent employed in the photodynamic therapy (PDT). The topical application of ALA combined with the visible light irradiation in an appropiate wavelenght, promove the yielding of a highly fluorescent and photodynamically active agent, the protophoriryn IX (PpIX). However, due to its hydrophilic propertie 5-ALA has reduced penetration of the epidermis and dermis, limiting its topical application. This work presents the development of a nanostructured drug delivery system for ALA aiming to increase the skin permeation and the photodynamic efficacy. Beyond 5-ALA, other hydrophilic drugs were tested, including an anti-inflammatory, a vitamin and an anti-microbial drug to validate the controlled release and site-specific action. A study was performed to develop the composition and the process of preparation of the unload-nanocarriers and subsequent incorporation of drugs, besides a complete characterization of the nanocarriers, resulting in a patent application of the new systems: Colloidal Polymeric Nanocarriers. As the main results of this study can be highlighted the achievement of nanometer-scale system with high efficiency of encapsulation and controlled release profile, in addition to providing increased permeation and site-specific action of drugs, whether in the cancer cell or even in the lesion caused by microorganisms. The relevancy of this work is based on the necessity of a practical, sophisticated and selective treatment through the administration of the prodrug ALA using a suitable drug delivery system, because the epidermal barrier of the cancerous tissue is still a main limitation for topical PDT.

Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-17T19:27:03Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ShayenneSchefferHomrich.pdf: 1706469 bytes, checksum: 48ab5f162c893018778d1ac573ca031d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-17T19:27:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ShayenneSchefferHomrich.pdf: 1706469 bytes, checksum: 48ab5f162c893018778d1ac573ca031d (MD5) Previous issue date: 2017-03-28 / The Acute Promyelocytic Leukemia (APL), firstly described in 1957, is the most malignant type of acute leukemia. Currently, the knowledge of its pathophysiological mechanism at molecular levels became possible the development of efficient therapies making APL the most curable leukemia type. In this sense, APL is also used as a model on cancer advances, being the molecular treatment performed with all trans-retinoic acid (ATRA) that presents high efficiency at its control. However, several patients develop differentiation syndrome, as a side effect of this drug. In these terms, compared to another drugs, the cytotoxic antineoplastic agents present particular problems, as poor specificity, high toxicity and resistance susceptibility. An alternative strategy to decrease the ATRA cytotoxicity is the incorporation of this drug in polymer nanocapsules with oily core. In this work nanocapsules with lipid core containing ATRA (NA) were evaluated as their potential to inhibit cellular grow, to induce apoptosis, to interfere the cell cycle, and at APL cellular differentiation using NB4 cell line. Results showed that NA was able to overcome the cellular resistance to AL treatment, decreasing cell viability, inducing apoptosis, through BAX/BCL-2 gene expression, cell cycle arresting at G1 phase and cellular differentiation under 1.5 and 2.0 μM. Additionally, theses systems can contribute to increase the efficacy and reduce the toxicity due to the potential accumulation of nanoparticles at the tumor region due to increased vascular permeability of tumor vases. The ATRA incorporation in lipid nanocarriers is a interesting alternative to make possible its intravenous administration. Moreover, these systems present potential to drug accumulation at tumor tissue through a passive targeting called effect of permeability and increased retention. / A Leucemia Promielocítica Aguda (LPA), primeiramente descrita em 1957 é a forma mais maligna de leucemia aguda. Atualmente, o conhecimento dos seus mecanismos fisiopatológicos em nível molecular possibilitou o desenvolvimento de terapias eficazes fazendo com que a LPA seja a forma mais curável de leucemia. Por este motivo a LPA é também utilizada como modelo para os avanços no tratamento do câncer, sendo o tratamento molecular com ácido all-trans-retinoico (ATRA) o que apresenta alta eficiência no seu controle. Entretanto, inúmeros pacientes adquirem a Síndrome de Diferenciação, como efeito adverso a este medicamento. Diante disto, em comparação com outros fármacos, os antineoplásicos citotóxicos apresentam problemas únicos, como pobre especificidade, elevada toxicidade e susceptibilidade para induzir resistência. Uma estratégia para diminuir a citotoxicidade do ATRA é a incorporação do mesmo em nanocápsulas poliméricas com núcleo oleoso. Neste trabalho nanocápsulas de núcleo lipídico contendo ATRA (NA) foram avaliadas quanto ao seu potencial de inibir o crescimento, induzir a apoptose e interferir com o ciclo celular e na diferenciação de células de LPA, linhagem NB4. Os resultados demonstraram que a NA foi capaz de superar a resistência celular ao tratamento com AL, reduzindo a viabilidade celular, induzindo apoptose, pela expressão dos genes BAX/BCL-2, parada do ciclo celular em G1 e diferenciação celular nas concentrações de 1,5 e 2,0 μM. Adicionalmente, estes sistemas podem contribuir para o aumento da eficácia e redução da toxicidade devido ao potencial para acúmulo das nanopartículas na região tumoral graças à permeabilidade vascular aumentada dos vasos tumorais. A incorporação de ATRA em nanocarreadores lipídicos constitui uma alternativa interessante para viabilizar sua administração intravenosa. Além disso, estes sistemas apresentam potencial para acúmulo do fármaco na região tumoral, por meio de um direcionamento passivo chamado de efeito de permeabilidade e retenção aumentada.

O ácido 5-aminolevulínico (5-ALA) é empregado como pró-fármaco, precursor de um agente fotossensibilizador na terapia fotodinâmica (TFD). Após a aplicação de 5-ALA topicamente, a incidência de luz visível de comprimento de onda apropriado induz a formação de uma substância altamente fluorescente e fotodinamicamente ativa, a Protoporfirina IX (PpIX).Todavia,devido a sua característica hidrofílica o 5-ALA apresenta reduzida penetração na epiderme e derme, limitando sua aplicação tópica. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de sistemas de veiculação nanoestruturados para o 5-ALA, visando maior penetração na pele e aumento da eficácia fotodinâmica. Além do 5-ALA, foram testados outros fármacos hidrofílicos, incluindo um anti-inflamatório, uma vitamina e um anti-microbiano, para validação do sistema de liberação controlada e ação sítio-específica. Foi realizado um estudo de desenvolvimento de formulação e processo para obtenção dos nanocarreadores placebo e posterior incorporação dos fámacos, além da caracterização completa dos sistemas obtidos, resultando no depósito de uma patente dos novos sistemas: Nanocarreadores Poliméricos Coloidais. Como principais resultados deste trabalho destaca-se a obtenção de sistemas em escala nanométrica, com alta eficiência de encapsulação e perfil de liberação controlado, além dos nanocarreadores proporcionarem o aumento da permeação cutânea e ação sítio específica dos fármacos, seja na célula cancerígena ou mesmo na lesão causada por microorganismos. A relevância deste trabalho baseou-se na necessidade de um tratamento prático, altamente seletivo e moderno, que seja otimizado mediante a administração do pró-farmaco 5-ALA em sistemas de liberação apropriados, pois a barreira epidérmica do tecido canceroso constitui ainda uma limitação para a TFD tópica. / The 5-aminolevulinic acid (ALA) is a pro-drug, precursor of a photossensitizer agent employed in the photodynamic therapy (PDT). The topical application of ALA combined with the visible light irradiation in an appropiate wavelenght, promove the yielding of a highly fluorescent and photodynamically active agent, the protophoriryn IX (PpIX). However, due to its hydrophilic propertie 5-ALA has reduced penetration of the epidermis and dermis, limiting its topical application. This work presents the development of a nanostructured drug delivery system for ALA aiming to increase the skin permeation and the photodynamic efficacy. Beyond 5-ALA, other hydrophilic drugs were tested, including an anti-inflammatory, a vitamin and an anti-microbial drug to validate the controlled release and site-specific action. A study was performed to develop the composition and the process of preparation of the unload-nanocarriers and subsequent incorporation of drugs, besides a complete characterization of the nanocarriers, resulting in a patent application of the new systems: Colloidal Polymeric Nanocarriers. As the main results of this study can be highlighted the achievement of nanometer-scale system with high efficiency of encapsulation and controlled release profile, in addition to providing increased permeation and site-specific action of drugs, whether in the cancer cell or even in the lesion caused by microorganisms. The relevancy of this work is based on the necessity of a practical, sophisticated and selective treatment through the administration of the prodrug ALA using a suitable drug delivery system, because the epidermal barrier of the cancerous tissue is still a main limitation for topical PDT.

Materiais altamente especializados (polifuncionais) continuam a ser candidatos chave para avanços na área tecnológica e biológica. Buscando aplicação em campos diversos, foram sintetizadas estruturas dendríticas (dendrímeros e polímeros hiperramificados) do tipo poliéster. Esses materiais foram utilizados para dois fins distintos, a aplicação em sistemas de Drug Delivery e em sistemas catalíticos. Em relação aos sistemas de Drug Delivery, foram estudados dois aspectos principais: (i) Impregnação de fármacos na matriz dendrimérica utilizando scCO2 como solvente - foi estudado o comportamento dos materiais frente ao solvente neotério em termos de estrutura (arquitetura da macromolécula), grupos modificadores (acetonida, hidroxila, acetila e cadeia lineares de polilactato) e densidade do solvente. Os materiais que apresentaram características adequadas foram utilizados no estudo da impregnação de fármacos modelo (Ibuprofeno e Fluconazol) na matriz dendrimérica, utilizando-se scCO2 como solvente. Ambos os fármacos foram eficientemente aprisionados no interior da matriz e apresentaram interações com sua estrutra (analisadas por espectroscopia Raman e 1H RMN). (ii) Estudo do potencial para uso como nanocarreadores em Drug Delivery destinados as vias aéreas - Estudou-se o emprego dos dendrímeros do tipo poliéster de diferentes gerações (G3 e G4) modificados com um marcador fluorescente (FITC), conjugados ou não a poli(etilenoglicol) (PEG), como potenciais nanocarreadores para sistemas de Drug Delivery destinados as vias aéreas. Foram realizados testes in vitro para avaliar o transporte e a internalização desses materiais em um modelo de epitélio pulmonar (monocamada de células Calu-3). O transporte e internalização se mostraram dependentes do tamanho da espécie, sendo que dendrímeros conjugados com PEG apresentaram baixa internalização e mais eficiente transporte através da monocamada, situação oposta à ocorrida com os dendrímeros não conjugados. Estudou-se a degradabilidade desses materiais em condições de pH de relevância biológica, assim como a citotoxicidade dos dendrímeros íntegros e de seus fragmentos frente às células Calu-3, sendo que todas as espécies demonstraram baixa toxicicidade na faixa de concentração estudada. O dendrímero modificado com PEG foi utilizado em uma formulação do tipo \"pressurized metered-dose inhaler\" (pMDI). A performance do aerossol obtido com o pMDI foi avaliada, in vitro, através de um impactador de cascata de Andersen (Andersen Cascade Impactor, ACI), mostrando excelentes resultados, com ao redor de 90% da formulação atingindo regiões profundas do pulmão (eg. alvéolos). Em relação à aplicação em sistemas catalíticos, poliésteres hiperramificados, similares aos dendrímeros empregados nos demais estudos, foram modificados de modo a se obter grupos -NH2 terminais e utilizados para magnificação de performance de catalisadores baseados em ródio. Os poliésteres hiperramificados modificados foram imobilizados em nanopartículas ferromagnéticas, do tipo Fe3O4@SiO2, a fim de se obter uma elevada densidade de grupos aminos terminais, os quais foram posteriormente modificados e serviram de ancoragem para um catalisador de Rh. Foi avaliado o incremento do conteúdo de metal na nanopartícula (de 0,2% para 1,0% m/m), assim como seu efeito catalítico em reações de hidroformilação. / Highly specific materials (polyfunctional) continue to be key candidates to address the challenges of technological and biological fields. Aiming to reach different applications, polyester dendritic structures (dendrimers and hyperbranched polymers) were synthesized. These materials were used in two different ways, application in Drug Delivery systems and in catalytic systems. Regarding the usage in the Drug Delivery systems, two major aspects were studied: (i) Impregnation of drugs in the dendrimeric matrix using scCO2 as solvent - It was studied the behavior of these materials in the neoteric solvent in terms of structure (architecture of the macromolecule), modifying groups (acetonide, hydroxyl, acetyl and linear polylactide chains) and density of the solvent. The materials that showed appropriate characteristics were used for the impregnation of model drugs (Ibuprofen and Fluconazole) in the dendrimeric matrix, using scCO2 as solvent. The two drugs were efficiently trapped in the matrix, and showed interactions with its structure (analyzed by Raman Spectroscopy and 1H NMR) (ii) Study of potential usage as nanocarriers in Drug Delivery systems for the airways - It was studied the application of polyester dendrimers of different generations (G3 and G4), labeled with FITC and conjugated or not with polyethylene glycol (PEG) as potentials nanocarriers for Drug Delivery systems for the airways. In vitro tests were performed to analyze the transport and internalization of these materials in a model of lung epithelia (Calu-3 monolayer). Transport and internalization showed to be size dependent, where the PEGylated dendrimers showed low internalization and more efficient transport through the monolayer, with the opposite situation for the non-conjugated dendrimers. The degradation of the materials was studied in biological relevant values of pH, as well the cytotoxicity on Calu-3 of the dendrimers and their building-blocks. All materials showed very low cytotoxicity in the range of concentrations used. The G4 PEGylated dendrimer was used to prepare a pMDI (pressurized metered-dose inhaler) formulation. The performance of the resulting aerosol was evaluated, in vitro, using an eight stage Andersen Cascade Impactor (ACI). The results showed excellent deep lung deposition, where almost 90% of the formulation reached deep compartments, as alveoli. In the catalytic system application, hyperbranched polyesters, similar to the employed dendrimers, were modified to incorporate peripheral -NH2 groups and used to magnify the catalytic effect of Rhodium-based catalysts. The modified hyperbranched polyesters were immobilized on magnetic nanoparticles (Fe3O4@SiO2), resulting in a high density of terminal amine groups. These groups were modified and used for the anchorage of a Rhodium catalyst. It was evaluated the increase in the metal load of the nanoparticles (from 0.2% to 1.0% w/w), as well the catalytic effect in hydroformylation reactions.

O desenvolvimento de nanocarreadores a base de albumina são considerados biocompatíveis e biodegradáveis, e tem sido extensivamente estudada com objetivo de novas alternativas de tratamento para inúmeras doenças. A característica mais relevante reside no fato de que estes sistemas proteicos serem capazes de atravessar a barreira Hematoencefálica (BHE) e atingir as células-alvo, a partir de sinalizações por canais específicos na barreira cerebral. Por serem proteínas com ligações covalentes, pode-se afirmar que o processo de clivagem proteolítica tende a ser realizado pelas enzimas pertencente à família das proteases. Dada à importância desses sistemas de entrega de fármacos (DDS) e sua eficaz permeação através da BHE, propôs-se um desenvolvimento científico multidisciplinar combinando-se protocolos, técnicas e ensaios experimentais das áreas de tecnologia farmacêutica, nanotecnologia e química para realização da incorporação do fotoativo ou outros compostos, como a ftalocianina de cloro alumínio (AlClPc ou Pc) livre e/ou pré encapsuladas e as nanopartículas magnéticas, nestes sistemas de DDS conhecidos como nanopartícula de albumina (NpA). Dentre as técnicas usadas nestes estudos destaca-se tanto o método de cross-linking térmico (via Térmica) quanto o químico (via Química), sendo que no segundo, foram utilizados 2 reagentes distintos, o glutaraldeído e o gliceraldeído, os quais foram analisados e comparados neste projeto de pesquisa. Análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia de Força Atômica (MFA), medidas de estabilidade por ZetaSizer demonstraram claramente que as nanopartículas preparadas pelos diferentes reagentes possuíam formato esféricos, diâmetro médio em torno de 200 nm e eram homogêneas, entretanto, apenas os nanocarreadores preparados com GU apresentaram elevada repulsão eletrostática (prevenindo a agregação das mesmas). Após caracterização, os estudos foram baseados na utilização da AlClPc como fotoativo aplicado a terapia fotodinâmica (TFD) para o tratamento in vitro das doenças que acometem o sistema nervoso central (SNC). / The development of albumin-based nanocarriers, which are nontoxic and biocompatible and biodegradable, have been extensively studied for seeking new alternatives of the treatment for numerous diseases. The most relevant characteristic is that these protein-based systems could across the blood-brain barrier (BBB) and selectively achieve the target cells within of the brain. These nanocarriers are proteins-based and have covalent bonds, and consequently it can be digested by a class of enzymes belonging to the protease family, which rapidly degrade the protein-based nanoparticles through of the proteolytic cleavage process. Given the importance of these drug delivery systems (DDS) and their effective permeation through BBB, it was proposed a multidisciplinary scientific development combining protocols, techniques and experimental tests of the areas of pharmaceutical technology, nanotechnology and chemistry to carry out the incorporation of the photoactive or another compound, as aluminum chlorine phthalocyanine (AlClPc or Pc), free and/or pre-encapsulated or magnetic nanoparticles in these albumin-based DDS systems known as albumin nanoparticles (NpA). Among the techniques used in these studies we highlight by thermal cross-linking method (via Thermal) and chemistry (via Chemistry), in this second, it was used 2 reagents, glutaraldehyde and glyceraldehyde, that were analyzed and compared in this research project. From Scanning Electron Microscopy, Atomic Force Microcopy, Zeta potential measurements, we have clearly shown that the elaborated nanoparticles (NPs) have a smaller size with a spherical shape and are more homogeneous, however only the nanoparticles prepared with glutaraldehyde showed greater electronic repulsion (preventing their aggregation). After the characterization, the studies were based on the use of AlClPc as a photoactive applied in the photodynamic therapy (PDT) for the treatment of central nervous system (CNS) diseases.

Materiais altamente especializados (polifuncionais) continuam a ser candidatos chave para avanços na área tecnológica e biológica. Buscando aplicação em campos diversos, foram sintetizadas estruturas dendríticas (dendrímeros e polímeros hiperramificados) do tipo poliéster. Esses materiais foram utilizados para dois fins distintos, a aplicação em sistemas de Drug Delivery e em sistemas catalíticos. Em relação aos sistemas de Drug Delivery, foram estudados dois aspectos principais: (i) Impregnação de fármacos na matriz dendrimérica utilizando scCO2 como solvente - foi estudado o comportamento dos materiais frente ao solvente neotério em termos de estrutura (arquitetura da macromolécula), grupos modificadores (acetonida, hidroxila, acetila e cadeia lineares de polilactato) e densidade do solvente. Os materiais que apresentaram características adequadas foram utilizados no estudo da impregnação de fármacos modelo (Ibuprofeno e Fluconazol) na matriz dendrimérica, utilizando-se scCO2 como solvente. Ambos os fármacos foram eficientemente aprisionados no interior da matriz e apresentaram interações com sua estrutra (analisadas por espectroscopia Raman e 1H RMN). (ii) Estudo do potencial para uso como nanocarreadores em Drug Delivery destinados as vias aéreas - Estudou-se o emprego dos dendrímeros do tipo poliéster de diferentes gerações (G3 e G4) modificados com um marcador fluorescente (FITC), conjugados ou não a poli(etilenoglicol) (PEG), como potenciais nanocarreadores para sistemas de Drug Delivery destinados as vias aéreas. Foram realizados testes in vitro para avaliar o transporte e a internalização desses materiais em um modelo de epitélio pulmonar (monocamada de células Calu-3). O transporte e internalização se mostraram dependentes do tamanho da espécie, sendo que dendrímeros conjugados com PEG apresentaram baixa internalização e mais eficiente transporte através da monocamada, situação oposta à ocorrida com os dendrímeros não conjugados. Estudou-se a degradabilidade desses materiais em condições de pH de relevância biológica, assim como a citotoxicidade dos dendrímeros íntegros e de seus fragmentos frente às células Calu-3, sendo que todas as espécies demonstraram baixa toxicicidade na faixa de concentração estudada. O dendrímero modificado com PEG foi utilizado em uma formulação do tipo \"pressurized metered-dose inhaler\" (pMDI). A performance do aerossol obtido com o pMDI foi avaliada, in vitro, através de um impactador de cascata de Andersen (Andersen Cascade Impactor, ACI), mostrando excelentes resultados, com ao redor de 90% da formulação atingindo regiões profundas do pulmão (eg. alvéolos). Em relação à aplicação em sistemas catalíticos, poliésteres hiperramificados, similares aos dendrímeros empregados nos demais estudos, foram modificados de modo a se obter grupos -NH2 terminais e utilizados para magnificação de performance de catalisadores baseados em ródio. Os poliésteres hiperramificados modificados foram imobilizados em nanopartículas ferromagnéticas, do tipo Fe3O4@SiO2, a fim de se obter uma elevada densidade de grupos aminos terminais, os quais foram posteriormente modificados e serviram de ancoragem para um catalisador de Rh. Foi avaliado o incremento do conteúdo de metal na nanopartícula (de 0,2% para 1,0% m/m), assim como seu efeito catalítico em reações de hidroformilação. / Highly specific materials (polyfunctional) continue to be key candidates to address the challenges of technological and biological fields. Aiming to reach different applications, polyester dendritic structures (dendrimers and hyperbranched polymers) were synthesized. These materials were used in two different ways, application in Drug Delivery systems and in catalytic systems. Regarding the usage in the Drug Delivery systems, two major aspects were studied: (i) Impregnation of drugs in the dendrimeric matrix using scCO2 as solvent - It was studied the behavior of these materials in the neoteric solvent in terms of structure (architecture of the macromolecule), modifying groups (acetonide, hydroxyl, acetyl and linear polylactide chains) and density of the solvent. The materials that showed appropriate characteristics were used for the impregnation of model drugs (Ibuprofen and Fluconazole) in the dendrimeric matrix, using scCO2 as solvent. The two drugs were efficiently trapped in the matrix, and showed interactions with its structure (analyzed by Raman Spectroscopy and 1H NMR) (ii) Study of potential usage as nanocarriers in Drug Delivery systems for the airways - It was studied the application of polyester dendrimers of different generations (G3 and G4), labeled with FITC and conjugated or not with polyethylene glycol (PEG) as potentials nanocarriers for Drug Delivery systems for the airways. In vitro tests were performed to analyze the transport and internalization of these materials in a model of lung epithelia (Calu-3 monolayer). Transport and internalization showed to be size dependent, where the PEGylated dendrimers showed low internalization and more efficient transport through the monolayer, with the opposite situation for the non-conjugated dendrimers. The degradation of the materials was studied in biological relevant values of pH, as well the cytotoxicity on Calu-3 of the dendrimers and their building-blocks. All materials showed very low cytotoxicity in the range of concentrations used. The G4 PEGylated dendrimer was used to prepare a pMDI (pressurized metered-dose inhaler) formulation. The performance of the resulting aerosol was evaluated, in vitro, using an eight stage Andersen Cascade Impactor (ACI). The results showed excellent deep lung deposition, where almost 90% of the formulation reached deep compartments, as alveoli. In the catalytic system application, hyperbranched polyesters, similar to the employed dendrimers, were modified to incorporate peripheral -NH2 groups and used to magnify the catalytic effect of Rhodium-based catalysts. The modified hyperbranched polyesters were immobilized on magnetic nanoparticles (Fe3O4@SiO2), resulting in a high density of terminal amine groups. These groups were modified and used for the anchorage of a Rhodium catalyst. It was evaluated the increase in the metal load of the nanoparticles (from 0.2% to 1.0% w/w), as well the catalytic effect in hydroformylation reactions.