Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3635.pdf: 8020167 bytes, checksum: 8359f4a43b9f12af94901bc609b7f92d (MD5) Previous issue date: 2011-01-21 / Financiadora de Estudos e Projetos / PART I: Polymeric nanoparticles and bioassay-guided phytochemical investigation of Trichilia elegans e Trichilia catigua (Meliaceae) for the control of leaf-cutting ants Leaf-cutting ants are known as severe agricultural pests. Several compounds have been proposed for their control such as organophosphorus, pyrethroids and sulfluramid insecticides. However, non-target animals and environmental contamination are common problems and therefore new strategies to control these pests have been requested. In this context, this work involved the bioassay-guided study of T. elegans e T. catigua (Meliaceae) and also the development and characterization of three different nanoparticles, containing either ricinine, xanthyletin or rauianin for the control of leaf-cutting ants. Phytochemical investigations from active extracts and fractions have allowed to isolate 23 compounds (3 new), including sterols, coumarins, phenolic compounds, oxazol derivative, flavonoids and limonoids. The compound 3-(4'-hydroxyphenyl)-2-propenoic acid (4''-carboxyl)-phenyl ester (14), from T. elegans, showed high biologic activity against leaf-cutting ants. Additionally, the limonoid cedrelone, from T. catigua, was active against the symbiotic fungus of leaf-cutting ants (L. Leucoagaricus gongylophorus). The solvent displacement technique adopted here showed to be very efficient for the preparation of nanoparticle formulations containing either xanthyletin or rauianin. In addition, a novel method was developed for the encapsulation of ricinine. These natural insecticides were nanoencapsulated for the first time and the results observed here showed a better activity, more water dispersivity and stabilization of nanoparticles if compared to free compounds. / PARTE I: Nanopartículas poliméricas e estudo fitoquímico biomonitorado de Trichilia elegans e Trichilia catigua (Meliaceae) associados ao controle de formigas cortadeiras. As formigas cortadeiras são conhecidas por serem uma séria praga para a agricultura e vários compostos diferentes têm sido propostos para o controle destas, tais como, organofosforados, piretróides e sulfluramidas. No entanto, problemas com animais não-alvo e contaminações ambientais são extremamente comuns e assim novas estratégias de controle desses insetos se fazem necessárias. Nesse contexto, este trabalho envolveu o estudo biomonitorado de Trichilia elegans e T. catigua (Meliaceae) e também o desenvolvimento e caracterização de nanopartículas poliméricas, contendo ricinina, xantiletina ou rauianina para o controle de formigas cortadeiras. O estudo fitoquímico dos extratos e frações ativas permitiu o isolamento de 23 compostos (3 inéditos), incluindo esteróides, cumarinas, compostos fenólicos, derivado de oxazole, flavonóides e limonóides. O composto 3-(4'-hidroxifenil)-2- propenoato de 4''-carboxilfenil (14), isolado de Trichilia elegans apresentou alta atividade contra formigas cortadeiras. O limonóide cedrelona isolado de T. catigua foi ativo contra fungo simbionte (L. gongylophorus Leucoagaricus) da formiga cortadeira. O método de nanoprecipitação se mostrou eficiente para encapsulção de xantiletina e rauianina. Em adição um método novo, aqui denominado deposição interfacial/deslocamento do solvente, foi desenvolvido visando à encapsulação de ricinina. Estes formicidas naturais foram encapsulados pela primeira vez e os resultados aqui observados demonstraram maior atividade, dispersão em meio aquoso e estabilidade das nanopartículas em comparação aos compostos livres.

Nos últimos anos, várias espécies de fungos, até então conhecidos como saprófitas do ambiente, têm emergido como importantes patógenos na prática clínica, associados muitas vezes com a resistência aos antimicrobianos disponíveis comercialmente. Dessa forma, o conhecimento de aspectos relacionados à patogenicidade desses micro-organismos, como a formação de biofilme, assim como o perfil de susceptibilidade aos antifúngicos e a novas alternativas terapêuticas faz-se necessário. Uma importante tecnologia neste contexto é a utilização de sistemas nanoestruturados a partir de polímeros biodegradáveis para a veiculação de fármacos. Este trabalho visa verificar em isolados fúngicos emergentes a expressão fenotípica de biofilme através do teste em microplaca de poliestireno e o perfil de susceptibilidade frente a antifúngicos na forma livre e incorporados em sistemas nanoestruturados, através da técnica de microdiluição em caldo. Foram selecionados para o estudo 82 isolados fúngicos potencialmente patogênicos, sendo 26 oriundos do ambiente e 56 procedentes de espécimes clínicos. Quanto à capacidade de formação de biofilme verificou-se que 68 (82,9%) isolados produziram biofilme pelo teste da microplaca, sendo 38 classificados como fortes, 17 como moderados e 13 como fracos produtores. Além disso, observou-se que os isolados clínicos apresentaram maior capacidade de formação de biofilme do que os isolados ambientais. Não houve correlação entre a produção de biofilme e a susceptibilidade aos antifúngicos testados nas células planctônicas. De um modo geral, os fungos foram sensíveis à maioria dos antifúngicos testados neste trabalho. Entretanto, o fluconazol apresentou baixa atividade (CIM≥64μg/mL) para 45% dos isolados avaliados. Com o intuito de investigar o efeito de cetoconazol e de fluconazol associados a nanoestruturas sobre os diferentes fungos apresentados no estudo, também foram desenvolvidas nanocápsulas de poli-ɛ-caprolactona contendo estes fármacos. Análises físico-químicas das nanoestruturas revelaram tamanho médio de partícula variando de 206 nm para as nanocápsulas de cetoconazol (CN) e de 211 nm para as nanocápsulas de fluconazol (FN). Ambas as formulações apresentaram características homogêneas e demonstraram estruturas monodispersas. A eficiência de encapsulação do cetoconazol e do fluconazol nas formulações foi de 86,35 e de 80,5%, respectivamente. Os diversos gêneros investigados parecem se comportar de maneira diferente quando expostos às nanoestruturas dos dois fármacos em estudo, sugerindo que as espécies de Candida poderiam apresentar uma maior susceptibilidade in vitro frente a estas nanoestruturas quando comparadas à forma livre dos antifúngicos em questão. Os resultados obtidos demonstram a potencialidade destas formulações para a veiculação de cetoconazol e fluconazol. Como perspectivas, sugere-se a realização de estudos adicionais para evidenciar o efeito in vitro das nanopartículas sobre os diferentes fungos de importância clínica e ambiental. / In recent years, several fungal species known as environmental saprophytes have emerged as important pathogens in clinical practice, often associated with antimicrobial resistance commercially available. Thus, the knowledge of aspects related to these pathogenic micro-organisms, such as biofilm formation, as well as the profile of susceptibility to antifungal agents and new therapeutic options is necessary. An important technology in this context is the use of nanostructured materials from biodegradable polymers for the placement of drugs. This work aims to examine the emerging fungal isolates in the phenotypic expression of biofilm through the test on polystyrene microplate and the susceptibility profile to antifungals front in the free trade and in the nanostructured systems by the broth microdilution method. In this study, 82 potentially pathogenic fungal isolates were selected, being the 26 from environment originating and the 56 from the clinical specimens. Regarding the ability of biofilm formation was found that 68 (82,9%) isolates produced biofilm by the microplate assay. The isolates were classified as 38 strong, 17 moderate and 13 weak biofilm producers. Moreover, it was noted that clinical isolates showed greater capability for the biofilm formation than the environmental isolates. There was no correlation between the biofilm production and the susceptibility to antifungal agents tested in planktonic cells. In general, the fungi were susceptible of the majority of the antifungal agents tested in this study. However, the fluconazole showed low activity (MIC≥64μg/mL) for 45% of the isolates. In order to investigate the effect of the ketoconazole and the fluconazole associated with nanostructures against different fungi contained in the study, polymeric nanocapsules have also been developed containing these drugs. Physicochemical analyzes showed an average size of nanostructures ranging from 206 nm for the nanocapsules of ketoconazole (CN), and 211 nm for the fluconazole (FN). The formulations showed homogeneous characteristics and demonstrated monodisperse structures. The encapsulation efficiency of ketoconazole and fluconazole in the formulations was 86,35 and 80,5%, respectively. The diverse genera investigated appear to behave differently when exposed to the nanostructures of the two drugs have being studied, suggesting that Candida species could exhibit a greater sensitivity to these nanostructures compared to the free form of antifungal concerned. The results demonstrate the potential of the formulations for the delivery of fluconazole and ketoconazole. As perspectives, we suggest further studies to demonstrate the in vitro effect of the nanoparticles against different fungi from the clinical and the environmental importance.

Nos últimos anos, várias espécies de fungos, até então conhecidos como saprófitas do ambiente, têm emergido como importantes patógenos na prática clínica, associados muitas vezes com a resistência aos antimicrobianos disponíveis comercialmente. Dessa forma, o conhecimento de aspectos relacionados à patogenicidade desses micro-organismos, como a formação de biofilme, assim como o perfil de susceptibilidade aos antifúngicos e a novas alternativas terapêuticas faz-se necessário. Uma importante tecnologia neste contexto é a utilização de sistemas nanoestruturados a partir de polímeros biodegradáveis para a veiculação de fármacos. Este trabalho visa verificar em isolados fúngicos emergentes a expressão fenotípica de biofilme através do teste em microplaca de poliestireno e o perfil de susceptibilidade frente a antifúngicos na forma livre e incorporados em sistemas nanoestruturados, através da técnica de microdiluição em caldo. Foram selecionados para o estudo 82 isolados fúngicos potencialmente patogênicos, sendo 26 oriundos do ambiente e 56 procedentes de espécimes clínicos. Quanto à capacidade de formação de biofilme verificou-se que 68 (82,9%) isolados produziram biofilme pelo teste da microplaca, sendo 38 classificados como fortes, 17 como moderados e 13 como fracos produtores. Além disso, observou-se que os isolados clínicos apresentaram maior capacidade de formação de biofilme do que os isolados ambientais. Não houve correlação entre a produção de biofilme e a susceptibilidade aos antifúngicos testados nas células planctônicas. De um modo geral, os fungos foram sensíveis à maioria dos antifúngicos testados neste trabalho. Entretanto, o fluconazol apresentou baixa atividade (CIM≥64μg/mL) para 45% dos isolados avaliados. Com o intuito de investigar o efeito de cetoconazol e de fluconazol associados a nanoestruturas sobre os diferentes fungos apresentados no estudo, também foram desenvolvidas nanocápsulas de poli-ɛ-caprolactona contendo estes fármacos. Análises físico-químicas das nanoestruturas revelaram tamanho médio de partícula variando de 206 nm para as nanocápsulas de cetoconazol (CN) e de 211 nm para as nanocápsulas de fluconazol (FN). Ambas as formulações apresentaram características homogêneas e demonstraram estruturas monodispersas. A eficiência de encapsulação do cetoconazol e do fluconazol nas formulações foi de 86,35 e de 80,5%, respectivamente. Os diversos gêneros investigados parecem se comportar de maneira diferente quando expostos às nanoestruturas dos dois fármacos em estudo, sugerindo que as espécies de Candida poderiam apresentar uma maior susceptibilidade in vitro frente a estas nanoestruturas quando comparadas à forma livre dos antifúngicos em questão. Os resultados obtidos demonstram a potencialidade destas formulações para a veiculação de cetoconazol e fluconazol. Como perspectivas, sugere-se a realização de estudos adicionais para evidenciar o efeito in vitro das nanopartículas sobre os diferentes fungos de importância clínica e ambiental. / In recent years, several fungal species known as environmental saprophytes have emerged as important pathogens in clinical practice, often associated with antimicrobial resistance commercially available. Thus, the knowledge of aspects related to these pathogenic micro-organisms, such as biofilm formation, as well as the profile of susceptibility to antifungal agents and new therapeutic options is necessary. An important technology in this context is the use of nanostructured materials from biodegradable polymers for the placement of drugs. This work aims to examine the emerging fungal isolates in the phenotypic expression of biofilm through the test on polystyrene microplate and the susceptibility profile to antifungals front in the free trade and in the nanostructured systems by the broth microdilution method. In this study, 82 potentially pathogenic fungal isolates were selected, being the 26 from environment originating and the 56 from the clinical specimens. Regarding the ability of biofilm formation was found that 68 (82,9%) isolates produced biofilm by the microplate assay. The isolates were classified as 38 strong, 17 moderate and 13 weak biofilm producers. Moreover, it was noted that clinical isolates showed greater capability for the biofilm formation than the environmental isolates. There was no correlation between the biofilm production and the susceptibility to antifungal agents tested in planktonic cells. In general, the fungi were susceptible of the majority of the antifungal agents tested in this study. However, the fluconazole showed low activity (MIC≥64μg/mL) for 45% of the isolates. In order to investigate the effect of the ketoconazole and the fluconazole associated with nanostructures against different fungi contained in the study, polymeric nanocapsules have also been developed containing these drugs. Physicochemical analyzes showed an average size of nanostructures ranging from 206 nm for the nanocapsules of ketoconazole (CN), and 211 nm for the fluconazole (FN). The formulations showed homogeneous characteristics and demonstrated monodisperse structures. The encapsulation efficiency of ketoconazole and fluconazole in the formulations was 86,35 and 80,5%, respectively. The diverse genera investigated appear to behave differently when exposed to the nanostructures of the two drugs have being studied, suggesting that Candida species could exhibit a greater sensitivity to these nanostructures compared to the free form of antifungal concerned. The results demonstrate the potential of the formulations for the delivery of fluconazole and ketoconazole. As perspectives, we suggest further studies to demonstrate the in vitro effect of the nanoparticles against different fungi from the clinical and the environmental importance.

Orientador: Prof. Dr. Fernando Carlos Giacomelli / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Biotecnociência, 2017. / O uso de nanopartículas poliméricas vem progressivamente se intensificando nos últimos anos, principalmente em que pese a aplicações na área biomédica. Neste cenário, o foco principal reside na utilização de polímeros biodegradáveis para fabricação de sistemas nanocarregadores de agentes ativos. Particularmente no campo da nanomedicina, a habilidade de se controlar a dimensão de nanopartículas, bem como se entender o perfil de liberação de pequenas moléculas encapsuladas é essencial. Levando-se em conta estas considerações, o objetivo deste trabalho foi fabricar nanopartículas poliméricas biodegradáveis de PCL e PLGA carregadas com a sonda cumarina-6 e analisar as diversas variáveis de formulação a fim de se entender a influência das características estruturais das nanopartículas e a sua relação com o teor encapsulado, eficiência de encapsulação, perfil de liberação e captura celular dos sistemas nanoestruturados. Os sistemas coloidais produzidos foram caracterizados por meio de técnicas de espalhamento de luz dinâmico (DLS), estático (SLS) e eletroforético (ELS) e espectroscopia de fluorescência. A caracterização estrutural detalhada das formulações produzidas sugere que a densidade das partículas, independente das variáveis de formulação, é substancialmente menor do que a densidade dos polímeros sólidos, implicando que as cadeias poliméricas que formam as nanopartículas estão pouco compactadas e por consequência, os sistemas supramoleculares são substancialmente hidratados (os cálculos mostram conteúdos de água formando os agregados entre 72% e 95% volume/volume). As medidas de espectroscopia de fluorescência evidenciaram que é possível produzir sistemas nanocarregadores onde a eficiência de encapsulação atinge valores maiores do que 50%, entretanto, independente das variáveis de formulação, o teor encapsulado nunca ultrapassa 0,4% massa/massa. Acreditamos que os baixos teores de sonda encapsulada estejam essencialmente relacionados a densidade das partículas e a característica de elevada hidratação. As investigações também demonstram que a liberação da sonda encapsulada é essencialmente governada pelo movimento de difusão. Consequentemente, a biodegradabilidade dos poliésteres utilizados na produção dos coloides pode ter efeito apenas na excreção do material polimérico de ambientes biológicos, mas não parece ter efeito no processo de liberação controlada de princípios ativos encapsulados. Por final, foram feitas análises de microscopia de fluorescência e citometria de fluxo para avaliar a influência dos parâmetros estruturais na captura e internalização celular dos sistemas poliméricos nanoestruturados. Os dados mostram que nanopartículas produzidas a partir de tetraidrofurano (THF), portanto maiores parecem ser internalizadas de maneira mais eficiente pelo menos na região de tamanhos investigada. Os dados também mostram serem inconclusivas as influências da hidrofobicidade e carga superficial dos sistemas. / The uses of polymeric nanoparticles came intensifying for a period of time, and are being applicable in the biomedical area. In this scenario, the focus is use biodegradable polymers to production of nanocarrier systems of active agents. Particularly in the field of nanomedicine, the ability to control the size of nanoparticles, as well as understanding the release profile of small-encapsulated molecules, is essential. Taking into account these considerations, the objective of this work was to manufacture biodegradable polymeric nanoparticles of PCL and PLGA loaded with the coumarin-6 probe and to analyze the various formulation variables in order to understand the influence of a structural characteristics of nanoparticles, and their relation with the encapsulated content, encapsulation efficiency, release profile and cellular capture of nanostructured systems. The colloidal systems were produced to characterizing by dynamic light scattering (DLS), static (SLS) and electrophoretic (ELS) techniques and fluorescence spectroscopy. The detailed structural characterization of formulations suggested that density of particles, regardless of a formulation variable, is substantially lower than the density of the solid polymers, implying that polymer chains forming the nanoparticles are poorly compacted and consequently the supramolecular systems are substantially hydrated (the calculations show water contents forming the aggregates between 72% and 95% v/v). The fluorescence spectroscopy measurements showed that it is possible to produce nanocarrier systems where the encapsulation efficiency reaches values higher than 50%, however, regardless of the formulation variables; the encapsulated content never exceeds 0.4% w/w. We believe that the low levels of encapsulated probe are essentially related to particle density and the characteristic of high hydration. The investigations also demonstrate that the release of a encapsulated probe is essentially governed by the diffusion movement. According to biodegradability of polyesters used in the production of colloids may have effect only in the excretion of polymer material from biological environment, but does not appear to have an effect on the controlled release process of encapsulated active principles. Finally, fluorescence microscopy and flow cytometer analyzes the performances to evaluate the influence of structural parameters on capture and cellular internalization of nanostructured polymer systems. The data shows that nanoparticles produced from tetrahydrofuran (THF), therefore larger, appear to be internalized more efficient at least in the region of investigation sizes. The data also shows that the influences of the hydrophobicity and surface charge of the systems was inconclusive.

Orientador: Nelson Eduardo Duran Caballero / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T21:56:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gaspari_PriscylaDanielyMarcato_D.pdf: 6273192 bytes, checksum: db4849654c2571f8912e25f768fdb43b (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O objetivo deste projeto foi a preparação e a caracterização de sistemas micro e nanoestruturados no carreamento de diferentes substâncias. Micro e nanopartículas poliméricas, nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) e nanopartículas de prata assim como duas substâncias com diferentes solubilidades: um modelo de tripeptídeo (glutationa) hidrofílico e um filtro solar hidrofóbico (benzofenona-3) foram estudados. O objetivo deste trabalho foi a produção de uma plataforma de sistema micro e nanoestruturados com aplicação cosmética e farmacológica. Para isto, diferentes polímeros e lipídios foram estudados na preparação das partículas. Os métodos de preparação dos sistemas foram dependentes da solubilidade dos ativos assim como do tipo de material de cobertura. O método utilizado na preparação de nanopartículas de alginato/quitosana foi gelificação iônica. Para os polímeros poli(e-caprolactona) (PCL) e poli(hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV) foram utilizados os métodos de nanoprecipitação e emulsão (dupla ou simples) e evaporação de solvente. As NLS foram preparadas pelo método de homogeneização à alta pressão a quente e as nanopartículas de prata foram preparadas pelo método biossintético utilizando o fungo Fusarium oxysporum. A eficiência de encapsulamento do ativo hidrofílico glutationa foi dependente do tipo de nanoestrutura utilizada no seu encapsulamento. A maior eficiência de encapsulamento da glutationa foi de 35% em NLS-revestidas com quitosana e em nanopartículas de PCL. Em relação ao ativo lipofílico benzofenona-3, uma alta eficiência de encapsulamento (maior que 95%) foi verificada independente da micro ou nanoestrutura utilizada. Além disto, todas as partículas mostraram-se reprodutíveis e estáveis por até 1 mês e meio. Nos estudos de permeação em pele humana foi observado que as micropartículas de PHBV penetraram menos na pele do que as NLS devido, provavelmente, a diferença de diâmetro e flexibilidade destas duas partículas. Em relação às nanopartículas de prata, foi observado, por espectroscopia de UV-VIS que, em 28 horas, houve a formação das nanopartículas de prata estabilizadas por proteínas do fungo com diâmetro médio de 5 nm. Os tecidos de algodão e poliéster impregnados com estas partículas apresentaram atividade antimicrobiana frente a diversas bactérias Grampositiva e Gram-negativa. / Abstract: The aim of this project was preparation and characterization of micro and nanostructured system as carriers of different substances. Polymeric micro and nanoparticles, solid lipid nanoparticles (SLN) and silver nanoparticles as well as two substances with different solubilities: a model of hydrophilic tripeptide (glutathione) and a hydrophobic sunscreen (benzophenone-3) were studied. The goal of this work was also the production of micro and nanostructured system platform for cosmetic and pharmacological application. For that, different polymers and lipids were studied in the particles preparation. The particles preparation methods were dependents on active solubility as well as the kind of coverage material. The method of ionic gelation in alginate/chitosan nanoparticles preparation was used. For the polymers poly(e-caprolactone) and poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) were used nanoprecipitation and emulsion (double or simple) and solvent evaporation methods. SLN were prepared by hot high pressure homogenization method and silver nanoparticles by biosynthetic method with fungi Fusarium oxysporum. The encapsulation efficiency of hydrophilic active glutathione was dependent of the kind of nanostructure used in its encapsulation. The biggest encapsulation efficiency for glutathione was 35% in NLScovered with chitosan and in PCL nanoparticles. Regarding the lipophilic active benzophenone-3, high encapsulation efficiency (greater than 95%) was found independently of micro or nanostructure used. Furthermore, all particles were reproducible and stable at least for up to 1 month and half. In human skin permeation studies was observed that PHBV microparticles penetrated less in the skin than SLN, due to probably, to the difference in the diameter and flexibility of these two particles. Regarding the silver nanoparticles, it was observed, by UV-VIS spectroscopy that, in 28 hours, there was the formation of silver nanoparticles stabilized by proteins of the fungi with average size of 5 nm. The cotton and polyester fabrics impregnated with these particles exhibit antimicrobial activity against several bacteria Gram-positive and Gram-negative. / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

A doença de Chagas é causada pelo Trypanosoma cruzi e acomete milhões de pessoas, principalmente as de baixa renda em países subdesenvolvidos. É considerada uma doença negligenciada, não existindo uma terapia eficaz contra os parasitas na fase crônica da doença. Estudos preliminares demonstraram que o ácido ursólico apresenta atividade tripanocida, entretanto, este fármaco possui baixa solubilidade em água, o que prejudica a sua biodisponibilidade. Com o intuito de viabilizar a terapia com ácido ursólico, as nanopartículas poliméricas são sistemas de liberação promissores, devido a sua capacidade de liberação modificada. Além disso, os sistemas nanoencapsulados destacam-se pela alta eficiência de encapsulação do fármaco, proteção contra degradação, e menor possibilidade de causar toxicidade. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento e a caracterização de nanopartículas de policaprolactona para a veiculação de ácido ursólico, visando à otimização da terapia da Doença de Chagas. O estudo teve início com o desenvolvimento das nanopartículas poliméricas contendo ácido ursólico. A formulação obtida neste estudo pela técnica da nanoprecipitação apresentou menor valor de tamanho de partícula (173,17±4,20) e índice de polidispersividade (0,09±24,77), com perfil monomodal, potencial zeta de -36 mV e eficiência de encapsulação de 94,1±1,31%. O tamanho das partículas observado na microscopia eletrônica de varredura demonstrou ser compatível com os valores observados nas análises de espalhamento dinâmico de luz, embora tenha apresentado uma característica agregada e ligeiramente esférica. Através da determinação do coeficiente de partição do ácido ursólico foi possível avaliar a alta lipofilicidade do ácido ursólico. Na determinação do coeficiente de solubilidade do ácido ursólico, o lauril sulfato de sódio foi o tensoativo de escolha para o estudo in vitro do perfil de liberação, solubilizando aproximadamente 300 ?g.mL-1 de fármaco, mas não foi possível a realização do estudo in vitro do perfil de liberação, devido a sua característica altamente lipofílica. O estudo da citotoxicidade por ensaio de resazurina mostrou que a formulação escolhida não alterou a viabilidade celular de células LLCMK2, portanto sem toxicidade para o meio biológico, bem como evidenciou a capacidade das nanopartículas poliméricas contendo ácido ursólico de reduzir a viabilidade dos parasitas em aproximadamente 50%. A avaliação da atividade biológica do ácido ursólico em camundongo C57BL/6 infectados com a cepa Y do Trypanosoma cruzi apresentou uma redução acentuada (p<0,001) dos tripomastigotas quando comparados ao grupo I, sugerindo uma liberação sustentada do ácido ursólico nesse modelo de nanopartículas poliméricas. Como conclusão, as nanopartículas poliméricas contendo ácido ursólico podem ser propostas como uma abordagem quimioprofilática da doença de Chagas, considerando a necessidade dessa medida de segurança para pacientes que recebem transfusão sanguínea no Sistema Único de Saúde no Brasil. / Chagas disease is caused by parasite Trypanosoma cruzi and affects millions of lowincome in developing countries and because of that it is neglected by the pharmaceutical industry and there is no effective therapy against parasites in the chronic phase of the disease. Preliminary studies showed that ursolic acid presents tripanocidal activity, however, it has low water solubility, which reduces its bioavailability. Among the existing drug delivery systems, polymeric nanoparticles play a central role, due to their ability to sustain or control the release of drugs. Moreover, nanocoated systems are distinguished by high drug encapsulation efficiency, protection from degradation, and less likely to cause irritation. The aim of this work is development and characterization of the polymeric nanoparticles containing ursolic acid, aiming to optimize the treatment of Chagas disease. The study began with the development of polymeric nanoparticles containing ursolic acid. The formulation obtained in this study by the nanoprecipitation technique showed the lowest particle size (173.17 ± 4.20) and polydispersity index (0.09 ± 24.77), with monomodal profile, zeta potential of -36 mV and encapsulation efficiency was 94.1% ± 1.31. The size of the particles observed by scanning electron microscopy showed to be compatible with the values observed in the analysis of dynamic light scattering, although it had an aggregate and slightly spherical characteristic. By determining the coefficient of ursolic acid partition was possible to evaluate the high lipophilicity of ursolic acid. In determining the solubility coefficient of ursolic acid, sodium lauryl sulfate was the surfactant of choice for studying in vitro release profile, solubilizing approximately 300 ?g.mL-1 of the drug, but it has not been possible to conduct the study in vitro release profile, due to its highly lipophilic character. The study of resazurin cytotoxicity assay showed that the formulation did not alter the cell viability of LLCMK2 cells, and therefore, without toxicity to the biological environment and demonstrated the ability of the polymeric nanoparticles containing ursolic acid to reduce the viability of parasites in approximately 50 %. The evaluation of biological activity of ursolic acid in mice C57BL/6 mice infected with the Y strain of Trypanosoma cruzi showed a marked reduction (p<0.001) of trypomastigotes when compared to group I, suggesting a sustained release of ursolic acid in polymeric nanoparticles model. In conclusion, polymeric nanoparticles containing ursolic acid may be proposed as a chemoprophylactic approach of Chagas disease, considering the need for this safety measure for patients receiving blood transfusion Health System in Brazil.

O NO é uma molécula endógena, envolvida em numerosos processos fisiológicos e patológicos. Diversas substâncias capazes de liberar NO in vivo têm sido estudadas, incluindo os complexos nitrosilo de rutênio, como o [Ru(terpy)(bdqi-COOH)NO](PF6)3, capaz de liberar NO após fotoestímulo. Considerando que as funções específicas do NO dependem de sua localização e cinética de liberação, e que a sua aplicação tópica pode evitar possíveis efeitos colaterais, o objetivo deste trabalho foi estudar a absorção cutânea passiva e iontoforética do complexo [Ru(bdqi-COOH)(terpy)(NO)](PF6)3, assim como a do NO dele liberado. A atividade citotóxica do complexo também foi estudada em cultura de células tumorais A431 na presença e ausência de luz e de corrente elétrica. Foi desenvolvido e validado um método analítico para a quantificação do complexo de rutênio por CLAE e estudos de pré-formulação de solubilidade, coeficiente de partilha e estabilidade do complexo foram realizados antes dos estudos de penetração cutânea. O complexo de rutênio manteve-se estável em solução aquosa a temperatura ambiente até o período de 48h, mas instável em contato com a pele inteira, com a degradação de 61% após 8h. Em contato apenas com o estrato córneo (EC), no entanto, a degradação do complexo não foi considerada significativa após 4 h. A aplicação de uma corrente elétrica fraca a uma solução do complexo em pH fisiológico não alterou a estabilidade do mesmo, que não apresentou degradação significativa por 6h. Nos estudos de penetração passiva, observou-se por CLAE e por espectrometria de massas com fonte de plasma acoplado (ICP-MS) que o complexo foi capaz de penetrar o EC sem sofrer degradação, mas liberando parte do NO quando em contato com a epiderme viável. A aplicação da iontoforese aumentou significativamente a quantidade de rutênio na epiderme viável e solução receptora (6 e 15 vezes respectivamente), indicando maior penetração do complexo. O complexo Ru-NO assim como seu aquo complexo (formado após liberação do NO), não apresentaram citotoxicidade às células A431, na ausência de luz. A irradiação das células incubadas com o complexo, passivamente, em 377 e 532nm com diferentes doses também não acarretou morte celular significativa. No entanto, a aplicação de corrente elétrica constante (0,3mA cm-2) seguida de incubação por 4h com o complexo levou a morte celular de aproximadamente 50% das células A431 após irradiação em 377 nm com a dose de 10J cm-2. Para atingir este mesmo resultado com a irradiação em 532nm foi necessário aumentar o tempo de incubação com o complexo para 24h. Conclui-se, resumidamente, que a corrente elétrica aumentou a entrada do complexo na pele e nas células, levando a liberação de maior quantidade de NO dentro delas, com consequente morte celular. A liberação do NO do complexo estudado ocorre não apenas por estímulo luminoso mas também por reações de oxi-redução quando em contato com a pele ou com a cultura de células estudadas. Sendo assim, propõe-se a encapsulação deste complexo em sistemas de liberação com o intuito de controlar a liberação do NO. Experimentos preliminares de nanopartículas contendo o complexo estão descritos no Apêndice 1 desta tese. / NO is an endogenous molecule that is involved in numerous physiological and pathological processes. Several compounds capable of releasing NO in vivo have been studied, including nitrosyl ruthenium complexes such as the [Ru (terpy)(bdqi-COOH)NO](PF6)3 that is capable of releasing NO after photo-stimulus. Because the specific role of NO depends on its location and kinetics of release, and its topical application may avoid possible side effects, the aim of this work was to study the passive and the iontophoretic skin absorption of the [Ru(terpy)(bdqi-COOH)NO](PF6)3 complex, as well as its NO release. The cytotoxic activity of the complex was also studied in A431 tumor cells in the presence and absence of light and electrical current. An analytical method for the quantification of the ruthenium complex by HPLC was developed and validated; studies of pre-formulation such as solubility, partition coefficient and stability of the complex were also performed before the penetration studies. The ruthenium complex was stable in aqueous solution at room temperature for 48 hours, but unstable in contact with the full-thickness skin (61% was degraded after 8 h). However, the complexs contact for 4 h with the stratum corneum (SC) alone did not lead to the complex degradation. The application of a weak electric current in a solution of the complex at physiological pH did not affect its stability, which showed no significant degradation for 6 h. In the passive penetration studies it was observed, by HPLC and inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS), that the complex was able to penetrate the SC without degradation, but with some NO release when in contact with the epidermis. The application of iontophoresis significantly increased the amount of ruthenium in the viable epidermis and in the receiver solution (6 and 15 times, respectively), indicating greater complex penetration. The nitrosyl ruthenium complex and its aquo complex (formed after release of NO) showed no cytotoxicity to A431 cells in the absence of light. The irradiation of the cells incubated with the complex, passively, in 377 and 532 nm with different doses also did not cause significant cell death. However, the application of a constant electric current (0.3 mA cm-2) for 30 min followed by incubation for 4 h with the complex led to approximately 50% of A431 cell death after irradiation at 377 nm with a dose of 10J cm-2. To achieve this same result with irradiation at 532 nm it was necessary to increase the incubation time with the complex for 24 hours. In summary, the electric current increased the nitrosyl ruthenium complex skin and cell penetration, leading to release of higher amounts of NO into them, with consequent cell death. Furthermore, the release of NO from the ruthenium complex is showed to happen not only by light stimuli but also by redox reactions when it is in contact with the skin or with the culture of cells studied. Therefore, we propose the encapsulation of this complex in delivery systems in order to control the release of NO. Preliminary experiments with nanoparticles containing the complex are described in Appendix 1.

Orientador: Leonardo Fernandes Fraceto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-25T17:48:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Melo_NathalieFerreiraSilvade_D.pdf: 6651049 bytes, checksum: ddfedee0ea9cb6075585256473110550 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Os anestésicos locais (AL) são fármacos utilizados no controle da dor crônica ou aguda. A articaína (ATC) é um AL da classe das amino-amidas que possui maior potência e menor toxicidade que a lidocaína e tem sido um fármaco de escolha em procedimentos odontológicos e anestesia epidural. As características desejáveis para um AL incluem controle da dor durante procedimentos clínicos e a diminuição da toxicidade local e/ou sistêmica. Assim, uma alternativa que tem se mostrado capaz de promover estes efeitos desejáveis é a veiculação destes fármacos em sistemas de liberação modificada. Neste sentido, as nanopartículas poliméricas (NP), nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) e lipossomas unilamelares pequenos (SUV) são sistemas nanocarreadores capazes de promover modificação do perfil de liberação de fármacos e possuem diâmetro inferior a 1 µm. As NP são classificadas como nanoesferas (NE), compostas por uma matriz polimérica e nanocápsulas (NC), constituídas por um invólucro polimérico disposto ao redor de um núcleo oleoso ou aquoso. As NLS são constituídas por uma matriz lipídica que se apresenta sólida em temperatura ambiente. As SUV são estruturas vesiculares compostas por bicamadas de fosfolipídios que se arranjam espontaneamente em meio aquoso. Os hidrogéis são redes poliméricas que quando dispersas em mio aquoso assumem uma conformação doadora de viscosidade à formulação. O objetivo deste trabalho foi preparar e caracterizar diferentes sistemas de liberação modificada para a ATC (neutra e ionizada) incluindo NP, NLS, SUV e hidrogéis (contendo ATC livre e encapsulada) com a finalidade de melhorar suas propriedades farmacológicas visando uma futura aplicação clínica por via infiltrativa e/ou tópica. A otimização das suspensões de NP e SUV foi alcançada através de planejamento fatorial e analisada as propriedades: diâmetro médio, polidispersão, potencial zeta e eficiência de encapsulação do fármaco. Todas as suspensões foram preparadas com ATC a 2%. Foram obtidas partículas de diâmetro compreendido entre 100 e 400 nm e índice de polidispersão abaixo de 0,2. A eficiência de encapsulação alcançada foi bastante satisfatória (entre 50 e 70%). As propriedades físico-químicas das suspensões foram avaliadas em função do tempo, a fim de determinar a estabilidade das partículas. As formulações escolhidas não apresentaram grandes alterações dessas propriedades, sendo consideradas estáveis por um período de até 120 dias de armazenamento à temperatura ambiente. Ensaios de liberação in vitro demonstraram menor velocidade de liberação da ATC quando encapsulada em NP, NLS e SUV, em relação à ATC livre. Testes de citotoxicidade in vitro em culturas de células 3T3 e CHO revelaram que a ATC livre induz morte celular de maneira concentração dependente, efeito este que foi parcialmente revertido com a encapsulação da ATC em NP, NLS e SUV, indicando menor toxicidade das formulações propostas. Os hidrogéis contendo ATC livre e encapsulada demonstraram boa consistência, homogeneidade e estabilidade. Nos testes reológicos, os géis apresentaram comportamento pseudoplástico com tixotropia, o que pode melhorar a eficácia do fármaco. O gel contendo NC-PCL com ATC apresentou início de permeação mais rápido e liberação mais lenta (até 8 horas). Os resultados obtidos mostraram que foi possível preparar nanocarreadores e hidrogéis para a ATC, sendo obtidos bons resultados com alteração no perfil de liberação do fármaco e diminuição da citotoxicidade, sendo uma futura alternativa para o controle da dor / Abstract: Local anesthetics (LA) are drugs used in controlling chronic or acute pain. The articaine (ATC) is an LA of amino-amides class which have lower toxicity and higher potency than lidocaine and has been the drug of choice in dental procedures and epidural anesthesia. Desirable features for LA include pain control during clinical procedures and the reduction of local and/or systemic toxicity. Thus, an alternative that has been shown to promote these desirable effects is the placement of these drugs in modified release systems. In this regard, polymeric nanoparticles (PN), solid lipid nanoparticles (SLN) and small unilamellar liposomes (SUV) are nanocarriers systems able to promote modification of the drug release profile and have a diameter of less than 1 µM. NP is classified as nanospheres (NS), comprising a polymeric matrix and nanocapsules (NC), consisting of a polymeric shell around an oily or aqueous core. SLN are formed by a lipid matrix which appears solid at room temperature. SUV are vesicular structures composed of phospholipids bilayers which spontaneously arrange themselves in an aqueous medium. Hydrogels are polymeric networks that when dispersed in aqueous medium assume a conformation donor viscosity of the formulation. The objective of this work was to prepare and characterize different modified delivery systems for ATC (neutral and ionized form) including PN, SLN, SUV and hydrogels (containing free and encapsulated ATC) in order to improve its pharmacological properties targeting future clinical application for infiltrating and/or topically. The optimization of PN and SUV suspensions was achieved through a factorial design and analyzed the properties: mean diameter, polydispersity, zeta potential and encapsulation efficiency of the drug. All suspensions were prepared with ATC 2%. Particles were obtained with diameter between 100-400 nm and polydispersity index lower than 0.2. The encapsulation efficiency was achieved quite satisfactory (between 50 and 70%). The physico-chemical properties of the suspensions were assessed as function of time in order to determine the stability of the particles. The selected formulations showed no significant changes of these properties, being considered stable for a period of 120 days of storage at room temperature. In vitro release experiments showed slower release of ATC when encapsulated in PN, SLN and SUV, in relation to the free ATC. In vitro cytotoxicity tests on 3T3 and CHO cells revealed that the free ATC induces cell death concentration-dependent, an effect which was partially reversed by ATC in the encapsulation in PN, SLN and SUV, indicating low toxicity of the proposed formulations. The hydrogels containing free and encapsulated ATC showed good consistency, uniformity and stability. In the rheological tests, the gels exhibited pseudoplastic behavior with tixotropy, which can improve the effectiveness of the drug. The gel containing the NC-PCL with ATC showed faster onset of permeation and slower release (up to 8 hours). The results showed that it was possible to prepare hydrogels and nanocarriers for ATC, with good results in modification of drug release and decreased cytotoxicity profile, being a future alternative for pain control / Doutorado / Bioquimica / Doutora em Biologia Funcional e Molecular

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The association of haloperidol (HP) with polymeric nanocapsules causes a significant improve in therapeutic efficacy prolongs the drug time of action and reduces motor side effects in rats. However, in view of the HP toxicity on organs such as liver and kidney and besides due the lack of knowledge about the toxicity of polymeric nanocapsules, the objective of this study was to evaluate the effects of formulation containing haloperidol-loaded lipid-core nanocapsules on biochemical parameters and oxidative stress (OS) markers in the same tissues, besides DNA damage in blood. For this study, 28 rats were divided in four groups (n = 7) and treated with aqueous solution containing 5% polysorbate 80 (v/v) (C group), free haloperidol suspension (FH group), blank nanocapsules suspension (B-Nc group) and haloperidol-loaded lipid-core nanocapsules suspension (H-Nc group). All suspensions were administered in the animals (0,5 mg/kg-ip) once a day, for 28 days. The results showed that a subchronic treatment with FH increased oxidative damage evidenced by the elevation in lipid peroxidation levels and diminution in antioxidant defenses like vitamin C and superoxide dismutase enzyme, decreased cell integrity and increased plasma levels of AST and ALT enzymes. FH also caused damage to kidney, but to a lesser extent, and caused damage to blood DNA. On the other hand, rats treated with H-Nc did not present these alterations. Through this comparative study was possible evidence that H-Nc did not show subchronic toxicity in liver and kidney of animals, preserving these tissues from oxidative damage and loss of cell integrity, which were observed in animals treated with free drug. / A associação de haloperidol (HP) a nanocápsulas poliméricas proporciona uma significante melhora na eficácia terapêutica, prolonga o tempo de ação e reduz efeitos adversos motores em ratos. No entanto, tendo em vista a toxicidade do HP sobre órgãos como fígado e rim e o pouco conhecimento sobre a toxicidade das nanocápsulas poliméricas, o objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da formulação contendo haloperidol nanoencapsulado sobre parâmetros bioquímicos e marcadores de estresse oxidativo (EO) nestes mesmos tecidos, além do dano no DNA no sangue. Para este estudo, 28 ratos foram separados em quatro grupos experimentais (n=7) e tratados com solução aquosa contendo 5% polissorbato 80 (v/v) (grupo C), suspensão de haloperidol livre (grupo FH), suspensão de nanocápsulas branca (grupo B-Nc) e suspensão de haloperidol nanoencapsulado (grupo H-Nc). Todas as suspensões foram administradas aos animais (0,5 mg/kg-ip) uma vez por dia, durante 28 dias. Os resultados mostraram que o tratamento subcrônico com FH causou danos no fígado, evidenciado pelo aumento nos níveis de peroxidação lipídica e diminuição das defesas antioxidantes como vitamina C e superóxido dismutase, diminuição na integridade celular e aumento nos níveis plasmáticos das enzimas AST e ALT. O FH também causou danos no rim, mas em menor extensão, e causou danos ao DNA sanguíneo. Por outro lado, ratos tratados com H-Nc não apresentaram estas alterações. A partir deste estudo comparativo foi possível evidenciar que o haloperidol nanoencapsulado (H-Nc) não causou toxicidade subcrônica hepática e renal aos animais, preservando estes tecidos dos danos oxidativos e da perda da integridade celular, os quais foram observados nos animais tratados com o fármaco livre.

Orientador: Leonardo Fernandes Fraceto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-26T15:38:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Campos_EstefaniaVangelieRamos_M.pdf: 7315526 bytes, checksum: e92d25c76302901307a5c47fb9437573 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O Brasil tornou-se um dos maiores consumidores de defensivos agrícolas em função do seu crescimento no cenário mundial na produção agrícola. Embora esses produtos tragam benefícios para a produção agrícola, têm sido encontrados em concentrações alarmantes nos recursos hídricos e no solo, levando a necessidade de se buscarem alternativas para a redução de seus impactos negativos no meio ambiente. O presente trabalho teve como objetivo o preparo e caracterização de nanopartículas poliméricas (NC) e lipídicas sólidas (NLS) para o carreamento conjunto dos fungicidas carbendazim (MBC) e tebuconazol (TBZ), a fim de aumentar a sua eficácia biológica, além de diminuir os processos físico-químicos de degradação que estes ativos sofrem no ambiente. Os dois sistemas carreadores preparados apresentaram alta eficiência de encapsulação para ambos os fungicidas, superior a 99 %. As NC contendo fungicidas apresentaram diâmetro médio em torno de 550 nm, índice de polidispersão inferior a 0,2 e potencial zeta de aproximadamente -17 mV. Enquanto as NLS apresentaram diâmetro médio em torno de 270 nm, índice de polidispersão superior a 0,2 desde o tempo inicial e potencial zeta de -20 mV. As nanopartículas foram capazes modificar o perfil de liberação dos fungicidas. A liberação do MBC quando associado as nanopartículas em 6 dias foi em torno de 30 % Já para o TBZ no mesmo período de tempo a liberação a partir das nanopartículas foi de 50 %. O modelo matemático que mais se ajustou a liberação do MBC de ambas as nanopartículas foi o de Higuchi. Considerando a liberação do TBZ a partir das nanopartículas o modelo de primeira ordem melhor se ajustou. Os ensaios de liberação em solo demonstrou que as nanopartículas reduzem a porcentagem de lixiviação dos fungicidas, onde para o MBC houve liberação de 17 % a partir da formulação comercial e quando associado as nanopartículas esse valor foi inferior a 5 % com um total de 10 lavagens do solo. Já para o TBZ a formulação comercial liberou 20 % e quando associado as nanopartículas foi em torno de 15 %. Ensaios de viabilidade celular demostraram que as partículas diminuem a toxicidade dos fungicidas à célula animal , sendo os valores de IC50 de 67, 89 e 81 µg/mL para a formulação comercial, NC e SLN respectivamente. Ensaios na espécie P. vulgaris evidenciaram que os fungicidas quando encapsulados causam menos impactos no desenvolvimento das plântulas. Os resultados obtidos mostraram que foi possível preparar sistemas carreadores para os fungicidas sendo, desta forma, obtidos bons sistemas carreadores com modificação no perfil de liberação e diminuição da citotoxicidade, desta forma sendo uma alternativa para o combate de pragas que acometem as culturas na agricultura / Abstract: Brazil has become a major consumer of pesticides according to their growth on the world stage in agricultural production. Although these products bring benefits to agriculture, they cause many impacts to the environment because they are found in high concentrations in soil and water resources. This work aimed to prepare and characterize nanoparticles (polymeric and solid lipid) in order to encapsulate two fungicides carbendazim and tebuconazole. This strategy aims to minimize their impacts to the environment and increase their biological effectiveness, besides of decreasing the physicochemical process of degradation of these compounds into the environment. Both carrier systems showed high encapsulation efficiency for both fungicides (higher than 99 %). The polymeric nanocapsules (NC) with fungicides showed mean diameter around 550 nm, polidispersity lower than 0.2 and zeta potential around - 17 mV. While solid lipid nanoparticles (NLS) showed mean diameter around 270 nm, polidispersity higher than 0.2 since initial time and potential zeta around - 20 mV. Nanoparticles were able to modify the release profile of fungicides. The release of the MBC when associated nanoparticles in 6 days was around 30%. For the TBZ in the same period of time the release from the nanoparticles was 50%. The mathematical model that most adjusted the release of MBC of both nanoparticles was to Higuchi. Whereas the release of the nanoparticles from the TBZ model best fit was observed by the first-order. Cell viability assays showed that particles decrease the toxicity of fungicides, which IC50 values of 67, 89 and 81 µg/mL for the commercial formulation, NC and SLN respectively. The plant assays with P. vulgaris showed that fungicides when encapsulated provoke less impact on seedling development in relation to commercial formulation. The results obtained with these formulations showed that it was possible to prepare nanoparticlescarrier systems for both fungicides in the same carrier and that the fungicide encapsulation decreased the cytotoxicity, increase fungicides effectiveness and thus being a possible alternative to control diseases that affect crops in agriculture / Mestrado / Bioquimica / Mestra em Biologia Funcional e Molecular