Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-20T12:27:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DiegoBeckerBorin.pdf: 7060697 bytes, checksum: bbf39761011feb8708ec27ab4968daed (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-20T12:27:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DiegoBeckerBorin.pdf: 7060697 bytes, checksum: bbf39761011feb8708ec27ab4968daed (MD5) Previous issue date: 2017-03-27 / The pathophysiology of neurodegenerative diseases is associated with neuronal loss or dysfunction, whose characteristics are determined due to cerebral area affected and progression of the disease. Creatine has physiological importance as energy buffer and storage having protective effects in animal models of neurodegenerative diseases. However, its permeability through the blood-brain barrier (BBB) is very low. The objective of this study is was developing a nanoliposome carrier to facilitate the delivery of creatine to the central nervous system (CNS), thus could potentiate the effects of creatine. In order to test the safety of liposomes toxicity, assays were performed in cell culture and in vivo, as well as analyzed in streptozotocin-induced (STZ) dementia model. The method of production of liposomes by ethanol injection, proved to be efficient, since particles with a polydispersion index (PDI) of 0,237, negative Zeta potential (-12.5 mV) and average size of 213 nm were obtained. The size was confirmed by transmission electron microscopy where spherical particles of 100-200 nm were observed. In in vitro toxicity assays, blank liposomes (without creatine - BL) as well as creatine liposomes (CrL) at concentrations of 0.02 and 0.2 mg/mL did not alter the viability of VERO cells cultured. It also did not alter viability of neural cells in hippocampal slices from adult rats. In toxicity assays in vivo, subchronic treatment with both liposomes did no changes hematological and biochemical markers in blood of young rats, but an increased in creatine concentrations were observed in the brains of CrL-treated animals was observed. In the animal model of STZ-induced dementia in adult mice, behavioral changes such as habituation memory deficit and long-term aversive memory were reversed by 21 days treatment with free creatine and CrL. The animals of the STZ groups did not present alterations in energetic metabolism enzymes in the hippocampus, but they showed a reduction in creatine levels in cerebral tissue, which was reversed by the treatment with free creatine and CrL. It is suggested from the results that CrL can be used safely, but further studies should be performed to verify its performance in other neurodegeneration models. / A fisiopatologia de doenças neurodegenerativas está associada à perda ou disfunção neuronal, cujas características são determinadas pela região onde ocorre a perda e pela velocidade de progressão da doença. A creatina possui importância fisiológica como mecanismo de reserva e tampão energético tendo efeitos protetores em modelos animais de doenças neurodegenerativas, apesar de possuir baixa permeabilidade através da barreira hematoencefálica (BHE). Assim, o objetivo do presente estudo foi desenvolver um carreador lipossomado para facilitar a entrega de creatina ao sistema nervoso central (SNC), e assim potencializar os efeitos da creatina livre. Com a finalidade de testar a segurança dos lipossomas testes de toxicidade em cultura de células e in vivo foram realizados, assim como testes em um modelo de demência induzido por estreptozotocina (STZ) para avaliar sua funcionalidade, também foi avaliada a concentração de creatina no SNC dos animais. O método de produção de lipossomas por meio da injeção de etanol demonstrou ser eficiente, pois foram obtidas partículas com índice de polidispersão (IPD) 0,237, potencial Zeta de -12,5 mV e tamanho médio de 213 nm. O tamanho foi confirmado por microscopia eletrônica de transmissão onde observou-se partículas esféricas de 100 a 200 nm. Nos testes de toxicidade in vitro, os lipossomas brancos (sem creatina - LB) bem como os lipossomas de creatina (LCr) nas concentrações de 0,02 e 0,2 mg/mL não alteraram a viabilidade de células em cultura da linhagem VERO, e tampouco de fatias da área cerebral hipocampo de ratos adultos. Nos testes de toxicidade in vivo, não foram observadas alterações com o tratamento subcrônico com ambos lipossomas em marcadores hematológicos e bioquímicos em ratos filhotes, porém foi observado um aumento nas concentrações de creatina no cérebro dos animais tratados com LCr. No modelo animal de demência induzido por STZ em camundongos adultos foram observadas alterações comportamentais como déficit de memória de habituação e aversiva de longo prazo ambas revertidas pelo tratamento de 21 dias com creatina livre e LCr. Os animais dos grupos STZ não apresentaram alterações em enzimas do metabolismo energético no hipocampo, porém apresentaram redução nos níveis de creatina, que foi revertido pelo tratamento com creatina livre e LCr. Sugere-se a partir dos resultados obtidos, que os LCr podem ser utilizados com segurança, porém mais estudos devem ser realizados para verificar seu desempenho em outros modelos de neurodegeneração.

O câncer de próstata é o tipo de câncer mais incidente no sexo masculino, sendo estimados 68.220 novos casos no Brasil para cada ano do biênio 2018-2019. Embora tenha-se observado um enorme progresso no tratamento do câncer de próstata nas últimas décadas, esta doença continua sendo a segunda maior causa de mortes relacionadas ao câncer em homens. Entre os fármacos indicados para o seu tratamento, o docetaxel aparece como escolha de primeira-linha dada sua grande eficácia terapêutica. Entretanto, efeitos adversos severos estão relacionados ao uso deste fármaco. Para superar estes problemas, a veiculação de quimioterápicos em sistemas de liberação nanoestruturados vem sendo amplamente estudada nos últimos anos, dados os diversos benefícios que oferece. Deste modo, o presente trabalho visou desenvolver, caracterizar e avaliar biologicamente nanopartículas poliméricas a base de um copolímero de policaprolactona-DL-?-tocoferol-polietilenoglicol-1000 (PCL-TPGS) contendo docetaxel para uso na terapia do câncer de próstata. As nanopartículas foram obtidas pela técnica de nanoprecipitação e caracterizadas por suas características físico-químicas, morfológicas e biológicas. Os sistemas foram obtidos com sucesso e possuem distribuição de tamanhos adequada para os objetivos propostos (PSD 130 ± 18 nm, PDI 0,10 ± 0,04 e ZP -30,1 ± 2,3 mV), alto rendimento, eficiência de encapsulação e capacidade de carga (98,7 ± 3,2%, 96,2 ± 1,1% e 5,01 ± 0,32%, respectivamente). Os estudos calorimétricos e espectroscópicos permitiram avaliar o estado físico do fármaco na nanopartícula e sugerir a encapsulação. Ensaios biológicos demonstraram elevada capacidade dos nanocarreadores contendo docetaxel em causar dano celular em linhagem de câncer de próstata (PC-3), atingindo EC50 de 0,4760 ± 0,092 nM. A avaliação da internalização celular resultou em 97,64 ± 1,21%, coerentes com os resultados de citotoxicidade. Estudos in vivo demonstraram eficácia do sistema desenvolvido em modelo animal, cuja capacidade de redução tumoral foi superior à formulação comercial de docetaxel. O sistema desenvolvido tem potencial para o aprimoramento da terapia citotóxica convencional em humanos, sendo necessários estudos posteriores para a assegurar sua segurança clínica. / Prostate cancer is the most common type of cancer in men, with an estimated 68,220 new cases in Brazil for each year of the 2018-2019 biennium. Although tremendous progress has been made in the treatment of prostate cancer in recent decades, this disease remains the second leading cause of cancer-related deaths in men. Among the drugs indicated for its treatment, docetaxel appears as a first-line choice given its great therapeutic efficacy. However, severe adverse effects are related to the use of this drug. To overcome these problems, the delivery of chemotherapy in nanostructured release systems has been widely studied in recent years, given the several benefits it offers. Thus, the present work aimed to develop, characterize and biologically asses polymeric nanoparticles based on a copolymer of polycaprolactone- DL-?-tocopherol-polyethylene glycol-1000 (PCL-TPGS) containing docetaxel for use in prostate cancer therapy. The nanoparticles were obtained by the nanoprecipitation technique and characterized by their physical-chemical, morphological and biological characteristics. The systems were successfully obtained and have suitable size distribution for the proposed objectives (PSD 130 ± 18 nm, PDI 0.10 ± 0.04 and ZP- 30.1 ± 2.3 mV), high yield, encapsulation efficiency and loading capacity (98.7 ± 3.2%, 96.2 ± 1.1% and 5.01 ± 0.32%, respectively). Calorimetric and spectroscopic studies allowed the evaluation of drug physical state within the nanoparticle and suggest the encapsulation. Biological assays demonstrated a high ability of docetaxel-containing nanocarriers to cause cell damage in prostate cancer cell line (PC-3), reaching EC50 of 0.4760 ± 0.092 nM. The evaluation of the cellular internalization resulted in 97.64 ± 1.21%, consistent with the results of cytotoxicity. In vivo studies demonstrated efficacy of the system developed in an animal model, whose tumor reduction capacity was superior to the commercial formulation of docetaxel. The developed system has potential for the improvement of conventional cytotoxic therapy in humans, and further studies are needed to ensure its clinical safety.

Le but de cette thèse de doctorat fut de développer des nanoparticules pour la délivrance de deux molécules hydrophobes de faible poids moléculaire, l’apigénine (AG) et un ferrocifène (FcTriOH), comme stratégie innovante pour le traitement du glioblastome(GBM). Dans un premier temps, différents types de nanoparticules, liposomes, nanocapsules lipidiques (LNC), et nanocapsules à base de polymères, furent formulés et comparés en termes de caractéristiques physico-chimiques, de libération en drogue ou encore de toxicité. Les LNCs furent ainsi sélectionnées. Dans un deuxième temps, les LNCs furent fonctionnalisées en surface par un peptide pénétrant (CPP). La concentration de peptide fut augmenté afin d’améliorer significativement l’internalisation des LNCsdans des cellules humaines de GBM. Les mécanismes de macropinocytose et d’endocytose dépendant de la clathrine et de la cavéoline furent observés. De plus, il fut montré que l’internalisation de ces LNCs fonctionnalisées était réduite dans les cellules saines humaines d’astrocyte. L’efficacité biologique des LNCs chargées en AG et chargées en FcTriOH fut évaluée et comparée : le résultat le plus prometteur fut obtenu avec les LNCs chargées en FcTriOH. Une administration intracérébrale des LNCs sur un modèle tumoral murin orthotopique montra une potentielle toxicité et un besoin d’optimiser la dose administrée. Pour finir, les études menées sur un modèle tumoral ectopique murin montrèrent des résultats prometteurs, après une administration parentérale des LNCs chargées en FcTriOH. Ainsi, cette dernière formulation pourrait ouvrir la voie au développement d’une stratégie thérapeutique alternative pour le traitement du GBM. / The aim of this thesis was to develop nanocarriers for efficient delivery of two low molecular weight hydrophobic drugs, apigenin (AG) and a ferrocifen-derivative(FcTriOH) to glioblastoma (GBM) as potential therapeutic strategies. Firstly, two liposomes, a lipid nanocapsule (LNC), and a polymer-based nanocapsule were develope dand compared by their physicochemical characteristics, drug loading capacity, storage stability, stability in biological serum, drug release profiles, complement consumption and toxicity. Due to various advantageous characteristics, the LNCs were selected for further optimization. Secondly, the LNCs were surface functionalized by adsorbing a GBM-targeting cellpenetratingpeptide (CPP). The CPP concentration increased to significantly enhance LNCinternalization in human GBM cells. The uptake mechanisms observed in U87MG cellswere : micropinocytosis, clathrin-dependent and caveolin-dependent endocytosis. Moreover, the optimized CPP-functionalized LNCs were internalized preferentially in theGBM cells compared to normal human astrocytes. Additionally, the in vitro efficacy of the AG-loaded and FcTriOH-loaded LNCs was evaluated. The FcTriOH-loaded LNC-CPP showed the most promising activity with a low IC50 of 0.5 μM against U87MG cells. Intracerebral administration of the LNCs in a murine orthotopic U87MG tumor modelshowed possible toxic effects and the need for dose optimization. Finally, studies inmurine ectopic U87MG tumor model showed promising activity after parenteral administration of the FcTriOH-loaded LNCs. Overall, these results exhibit the promising activity of FcTriOH-loaded LNCs as potential alternative GBM therapy strategy.

Este estudo visa o desenvolvimento de microemulsões que, após captação de água do tecido subcutâneo, transformar-se-ão em gel nanoestruturado de fase hexagonal para liberação sustentada de naltrexona e tratamento do alcoolismo. A microemulsão selecionada, composta por monooleína, tricaprilina, propilenoglicol e água (ME-MO) resultou na liberação in vitro de 31 % de naltrexona em 96 h. Após sua administração subcutânea, foi observada formação do gel em 48 h, o qual persistiu por mais de 30 dias in vivo, promovendo liberação prolongada do marcador fluorescente Alexa flúor. A eficácia da formulação foi avaliada em modelo de preferência condicionada por lugar induzida por etanol; ME-MO com 5 e 10% de naltrexona foi comparada à solução de naltrexona diária. Não observou-se diferença significativa entre a solução de naltrexona e ME-MO 5%, enquanto que ME-MO 10% diferiu destas, e antagonizou a preferência condicionada por lugar. Esses resultados demonstram o potencial de ME-MO como uma plataforma para liberação prolongada de fármacos no tratamento de dependência química. / This study focuses on the development of microemulsions that after in vivo water uptake of the subcutaneous tissue will turn into liquid-crystalline gels for sustained release of naltrexone, used in the treatment of alcoholism. Three microemulsions based on monoolein and tricapryline (ME-MO), vitamin E TPGS and propylene glycol, TPGS and Span were selected. The latter resulted is faster drug release (65% in 96 h). Based on the ability of the gel formed to withstand dilution, ME-MO was selected for in vivo studies. After subcutaneous administration, hexagonal phase formation was observed in 48 h and its persistence for more than 30 days in those animals. The efficacy of the formulation was assessed using conditioned preference place model. The animals were divided into four groups: Saline (control); Naltrexone solution (1 mg / kg) daily for 8 days (30 min before ethanol administration), and ME-MO with 5% or 10% naltrexone (single administration). The results suggest that ME-MO 10% antagonized the preference induced by ethanol.

The invasive nature of glioblastoma (GBM) represents a significant challenge to the standard of care and contributes to poor clinical outcomes. Invasion of tumors into healthy brain restricts chemotherapeutic access and complicates surgical resection. The central hypothesis of the thesis is that an effective anti-invasive agent can enhance the standard chemotherapeutic response in invasive brain tumors. Through a screen of novel compounds, a new anti-invasive small molecule, Imipramine Blue (IB), was identified. This triphenylmethane compound inhibits invasion of highly invasive glioma in vitro and in vivo. To elicit a response in vivo, Imipramine Blue was liposomally encapsulated to yield better delivery to tumor. Using this formulation, it is shown that IB attenuates invasion of glioma in vivo leading to a more compact tumor in an aggressively invasive rodent glioma model. Further, it is shown that this novel compound binds NADPH oxidases and alters expression of actin regulatory elements to elicit this anti-invasive activity. To test our hypothesis that anti-invasive therapy coupled with chemotherapy will enhance efficacy, nano-IB therapy was followed by liposomally encapsulated doxorubicin (DXR) chemotherapy. Additionally, a co-encapsulated formulation of IB and DXR was developed and tested in vivo. This combination therapy significantly enhanced survival compared to IB or DXR alone, resulting in long-term survival in the syngeneic invasive rat astrocytoma model RT2. It was seen that sequential treatment was more effective than the co-encapsulated treatment indicating a benefit of pre-treating the tumor with the anti-invasive. This thesis demonstrates that novel anti-invasive IB mediated 'containment' of diffuse glioma significantly enhances the efficacy of DXR chemotherapy compared to chemotherapy or anti-invasive therapy alone.

Brain and central nervous cancer presents a significant clinical burden, accounting for 2.4% of all cancer deaths. High grade glioma is particularly deadly, with 5 year survival times of 35% or less. Traditional treatment includes tumor resection followed by radiation therapy or chemotherapy. Aggressive resection is essential in order to prolong patient life. In fact, several studies have shown that life expectancy increases with increased extent of resection. Extent of resection is burdened by the fact that surgeons must be careful not to remove functional brain tissue. Resection is incomplete more often than not due to lack of visual cues for the surgeon. He must rely on tactile sensation to distinguish tumor from healthy tissue. Methods such as intraoperative MRI and CT exist, but these require expensive equipment and special training that is not available in all surgical environments. Some laboratories have proposed small molecule dyes to solve this problem, but these are insufficient when used in an invasive tumor model. It was the goal of this research to provide an objective cue in the form of a nanoencapsulated visible dye without the need for additional equipment of changes to the surgery process itself other than injection of the dye. We hypothesized that the nanocarrier would allow staining of the tumor through passive targeting by taking advantage of the enhanced permeability and retention effect. Once the nanocarriers have reached the desired target, they would not diffuse out into healthy tissue due to their large size compared to small molecule dyes, which readily diffuse out and stain healthy tissue. To test this hypothesis, we prepared and characterized a liposomal nanocarrier encapsulating Evans blue dye. The nanocarrier was tested for safety in vitro and in vivo, then used to delineate tumor margins in an invasive rat glioma model in vivo. Microscopic analysis was then conducted to ensure only tumor tissue was stained by the nanocarrier. This thesis presents a successful method of tumor border delineation to provide surgeons with positive visual cues without the need for changes in surgical environment or techniques.

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2018-08-08T19:44:23Z No. of bitstreams: 2 Tese - Nícholas Zufelato - 2017.pdf: 11515357 bytes, checksum: 7bb562f8d99c81648650d6ed80ce19bb (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-08-09T11:55:07Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Nícholas Zufelato - 2017.pdf: 11515357 bytes, checksum: 7bb562f8d99c81648650d6ed80ce19bb (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-09T11:55:07Z (GMT). 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Magnetic hyperthermia data as function of field amplitude (60-200 Oe) and frequency (170-990 kHz) were obtained for all samples containing the same magnetic particle volume fraction in the liquid carrier, but with distinct agregate sizes. The sizes were controlled by tuning the ionic force, and monitored experimentally using DLS. Magnetization curves revealed a (quasi-static) superparamagneticlike behavior, and was used to extract the particle concentration. The hyperthermia efficiency SLP of the magnetic fluids decreased increasing the hidrodynamic diameter. On the contrary, the nanocarrier showed a maximum of SLP, that can be optimized for hyperthermia and is more efficient than the ferrofluid. SLP data as function of frequency revealed a relaxation time of the order of 10-7 s and an equilibrium susceptibility lower than the Langevin value. A theoretical analysis of SLP at the linear responde regime was developed taking into account the dipolar interaction of nanoparticles organized in distinct arrangements. In magnetic fluids we considered a linear chain using the longitudinal configuration (anisotropy axis aligned), while for the nanocarriers we considered spherical agregates where the anisotropy axis of the nanoparticles are arranged randomly. The theoretical analysis indicate that the relaxation time cannot be explained by brownian relaxation or the Néel relaxation of single particle (even considering the dipolar effect). But instead, a mechanism of collective relaxation, mediated by dipolar interaction, is responsible for heat generation. It also indicates that only a fraction of agregates in the colloid is responsible for heating. In addition, the theoretical model revealed the existence of a transition from single particle relaxation to collective relaxation only if the dipolar interaction for the aggregate is higher than a critical value, which depends on material parameters, as for instance anisotropy field and saturation magnetization. Indeed, the model indicates that collective states are more easily achieved on soft magnets, and therefore suggests enhanced magnetothermal properties for this kind of materials. / Neste trabalho desenvolvemos um nanocarreador multifuncional, que possui aplicações diagnósticas e terapêuticas para tratamento oncológico, e avaliamos sua eficiência magnetotérmica (SLP) de forma comparativa com fluidos magnéticos. O nanocompósito contém nanopartículas magnéticas à base de ferrita de manganês, molécula fluorescente na faixa do infravermelho próximo IR-780, sendo recobertas por proteínas de albumina (BSA). As amostras foram caracterizadas por diversas técnicas experimentais, entre elas: espalhamento dinâmico de luz (DLS), microscopia eletrônica (TEM e MEV-FEG), magnetometria de amostra vibrante (VSM), tomografia por fluorescência molecular (FMT). Dados de FMT provaram o acoplamento do IR-780 à proteína e a construção de nanoestrutura magnetofluorescente. Dados de hipertermia magnética em função da amplitude do campo magnético (60-200 Oe) e frequência (170-990 kHz) foram obtidos para diversas amostras contendo a mesma fração de partículas magnéticas, mas tamanho de agregados distintos. O tamanho dos agregados foi controlado variando a força iônica, e monitorados experimentalmente por DLS. Curvas de VSM revelaram comportamento tipo superparamagnético (quasi-estático) e foram usadas para determinar a concentração de partículas. A eficiência magnetotérmica (SLP) revelou, para os fluidos magnéticos, que o SLP diminui aumentando o diâmetro hidrodinâmico. Ao contrário, no nanocarreador, o SLP apresentou um máximo indicando uma hipertermiaotimizada e mais eficiente que o fluido magnético. Os dados de SLP em função da frequência revelaram um tempo de relaxação da ordem de 10-7 s e susceptibilidade de equilíbrio menor que a de Langevin. Aavaliação teórica do SLP foi feita no regime da teoria de resposta linear e baseou-se no cálculo do efeito dipolar de nanopartículas organizadas de forma distinta. No caso do fluido magnético cadeias lineares na configuração longitudinal, enquanto os nanocarreadores consistiram de agregados esféricos com eixos de anisotropia organizados de forma randômica. A análise teórica indicou que o tempo de relaxação não pode ser explicado pela relaxação browniana, tão pouco por uma relaxação de Néel de partícula simples (mesmo considerando efeito dipolar). De fato, demonstramos teoricamente que o mecanismo de relaxação coletivo, mediado pela interação dipolar, é responsável pela geração de calor. A análise indica ainda que somente uma fração de partículas dos colóides, formando agregados específicos, é responsável pelo aquecimento.O modelo teórico revelou que existe uma transição entre o regime de relaxação de partícula isolada (mesmo interagente) para o regime coletivo apenas se a interação dipolar da configuração do agregado magnético for maior que um valor crítico, o qual depende de parâmetros como campo de anisotropia e magnetização de saturação das nanopartículas. Tal teoria indica que a transição ocorre mais facilmente para amostras magnéticas macias, sugerindo maior potencial magnetotérmico para estes materiais.

A papaína, enzima proteolítica extraída do fruto da Carica papaya Linnaeus, apresenta grande perspectiva para carreamento de fármacos devido propriedade anti-inflamatória, antitumoral e aumento da permeação. O presente trabalho teve como objetivo estudar as variáveis de processo da síntese radio-induzida, com o propósito de avaliar a influência destes parâmetros na formação da nanopartícula além do seu potencial como nanocarreador. A síntese foi realizada na presença (20%, v/v) e ausência de etanol, tampão fosfato e radiação gama (10 kGy) para reticulação e esterilização simultânea. As amostras foram avaliadas através da técnica de espalhamento dinâmico de luz, para verificar diâmetro hidrodinâmico, UV e fluorescência para verificação do conteúdo proteico e estrutura secundária, respectivamente. A atividade enzimática foi avaliada utilizando o substrato N-alfa-benzoil-DL-arginina-4-nitroanilida (BAPA). Parâmetros como concentração proteica, molaridade do tampão, pH, tempo e temperatura de solvatação e taxa de dose foram estudados. Posteriormente, foi realizado estudo da estabilidade por 180 dias e demonstração da capacidade de radiomarcação utilizando o tecnécio-99m, além da natureza da reticulação e esterilização das amostras. Conclui-se que a síntese otimizada das nanopartículas de papaína ocorre a 10 mg.mL-1 utilizando tampão fosfato 50 mM com (pH 7) à 0°C, tempo de solvatação de 1 a 6 horas e taxa de dose de 5 kGy.h-1. Ao usar essas condições, a formação de nanopartículas ocorrerá de maneira mais efetiva e com atividade proteolítica preservada. A reticulação das nanopapaínas, nas condicões descritas acima, ocorrem majoritariamente por natureza intramolecular e apresenta esterilidade na dose estabelecida de 10 kGy. As amostras se mostraram estáveis por até 30 dias quando mantidas sob 0°C. A radiomarcação com 99mTc por via direta obteve eficiência de 90% e demonstrou o grande potencial da nanopartícula como nanocarreador. / Papain, proteolytic enzyme extracted from the fruit of Carica papaya Linnaeus, presents great prospect for drug delivery due to the anti-inflammatory and antitumor proprieties and increased permeation. The present work aims to study variable process conditions of radio-induced synthesis, with the purpose of evaluating the influence of the parameters on the nanoparticle formation and potential for radiopharmaceutical loading. The synthesis was performed in the presence (20%, v/v) and absence of ethanol, phosphate buffer and ionizing radiation at 10 kGy, using 60Co as a radioactive source to promote crosslinking and simultaneous sterilization. The samples were evaluated by dynamic light scattering to verify hydrodynamic diameter, UV and fluorescence for verification of protein content and secondary structure, respectively. The enzymatic activity was evaluated using N-alpha-benzoyl-DL-arginine-4-nitroanilide (BAPA) as specific substrate. Parameters such as protein concentration, buffer molarity, pH, time and temperature of solvation and dose rate were studied in order to evaluate the changes and the effect of each condition on the formation of the nanoparticle. Subsequently, a study of the stability of the samples for 180 days and the efficiency of the radiolabeling with technetium-99m were carried out. Additionally, the nature of protein crosslinking and the sterilization was studied. It was concluded that the optimized synthesis of papain nanoparticles occurs at 10 mg.mL-1 using 50 mM phosphate buffer (pH 6-7) at 0°C, solvation time of 1 to 6 hours and dose rate of 5 kGy.h-1. By using these conditions, the formation of nanoparticles will occur more rapidly, with preserved proteolytic activity and considerable levels of cross-linking. Papain crosslinking are intramolecular and 10 kGy demonstrate sterilized potential. Samples were stable for 20-30 days when kept at 20°C and 0-4°C, respectively. Radiolabeling with technetium by direct route obtained efficiency of 90% and demonstrated great potential as a nanocarrier.

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.

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.