Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-06-26T15:03:20Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_NanocapsulasPlgaGordura.pdf: 3290441 bytes, checksum: 33298e1a40af3e0d4919f7ad1d041b0f (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-06-26T17:45:31Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_NanocapsulasPlgaGordura.pdf: 3290441 bytes, checksum: 33298e1a40af3e0d4919f7ad1d041b0f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-26T17:45:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_NanocapsulasPlgaGordura.pdf: 3290441 bytes, checksum: 33298e1a40af3e0d4919f7ad1d041b0f (MD5) Previous issue date: 2016-09-30 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / INCT - Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia / A β-lapachona (β-lap) é uma naftoquinona natural, encontrada como constituinte minoritário em algumas espécies de ipês (gênero Handroanthus sp., família Bignoniaceae) com propriedades farmacológicas como atividade antimicrobiana, tripanocida e anticancerígena. Entretanto sua aplicação terapêutica é um desafio devido à sua baixa solubilidade em meio aquoso e alta toxicidade. Com o objetivo de melhorar a biodisponibilidade deste composto e aumentar sua segurança, diferentes sistemas carreadores com tamanhos nanométricos vêm sendo desenvolvidos. As nanocápsulas (NC’s) de PLGA com núcleo oleoso de gordura de murumuru (NCMM) foram a escolha deste estudo para encapsular e carregar a β-lap. A extração e síntese da β-lap do lapachol da serragem de ipê promoveu um rendimento de 92,3%. Utilizando o método de nanoprecipitação, as nanocápsulas produzidas contendo β-lap (NCMMβ-lap) apresentaram forma esférica, superfície rugosa, tamanho médio entre 132,5±2,0 e 149 ±1,3, índice de polidispersão < 0,2, potencial zeta entre -0,009±0,2 e 0,15±0,2 e uma eficiência de encapsulação de 94,3%. As NCMMβ-lap apresentaram citotoxicidade dose e tempo-dependente, para as linhagens celulares NIH/3T3 e MCF7, sendo mais tóxica que β-lap livre nas mesmas concentrações, e seletiva para linhagem tumoral MCF7. Os mecanismos de morte celular da β-lap livre e de NCMMβ-lap foram muitos semelhantes, observando-se produção de ERO, fragmentação do DNA, bloqueio das células em fases de checagem, e indicação de apoptose tardia e necrose. Em suma, o encapsulamento da β-lap potencializou a atividade anticancerígena e sugeriu maior segurança na aplicação desta droga, apontando NCMMβ-lap como uma alternativa promissora para viabilizar a utilização da β-lap na clínica. / The β-lapachone (β-lap) is a natural naphthoquinone, found as a minor constituent in some species of ipe (gender Handroanthus Mattos) with pharmacological properties such as antimicrobial, anticancer and trypanocidal activities. However, their therapeutic application is challenging due to its low aqueous solubility, and high toxicity. In order to improve the bioavailability of this compound and increase its safety, different carrier systems with nanometric sizes have been developed. The nanocapsules (NC's) PLGA with oil core of murumuru fat (NCMM) were the choice for this study to encapsulate and load the β-lap. The extraction and synthesis of β-Lap of ipe sawdust lapachol promoted a yield of 92.3%. Using the nanoprecipitation method, the produced nanocapsules containing β-lap (NCMMβ-lap) showed spherical shape, surface roughness, average size between 2.0 and 132.5 ± 1.3 ± 149, polydispersity <0.2, zeta potential of -0.009 ± 0.2 and 0.15 ± 0.2 and an encapsulation efficiency of 94.3%. The NCMMβ-lap cytotoxicity showed dose- and time-dependent for the cell lines NIH/3T3 and MCF7, being more toxic than free β-lap in the same concentrations, and selective for tumor cell line MCF7. The mechanisms of cell death of free β-lap and NCMMβ-lap were very similar, observing ROS, DNA fragmentation, interlock of cells in check phases, and indication of late apoptosis and necrosis. In short, the encapsulation of β-lap potentiated the anticancer activity and suggested greater certainty in the application of this drug, pointing NCMMβ-lap as a promising alternative to enable the use of β-lap at the clinic.

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.

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.

Neste trabalho foram desenvolvidos sistemas microfluídicos para aplicações na produção de micro e nanopartículas. Os dispositivos microfluídicos foram microfabricados em vidros do tipo borosilicato e em cerâmica verde LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic). Para os dispositivos em vidro foram utilizadas técnicas de fotolitografia, corrosão úmida e soldagem por cola UV. Com estas técnicas foram produzidos sistemas planares com diversas geometrias, sistemas com dispositivos em paralelo com duas e três camadas de vidros. Além disso, dois polímeros o Benzociclobuteno (BCB) e o Parylene-C foram apresentados como ferramenta para a modificação da superfície do vidro de hidrofílica para hidrofóbica. A cerâmica LTCC foi utilizada para a produção de um sistema microfluídico para focalização hidrodinâmica em 3 dimensões. Os dispositivos microfabricados foram utilizados para estudos sobre a produção de emulsões simples e duplas, observando a influência de parâmetros como taxa de fluxo, razão entre fluxos e diferentes tipos de emulsificantes no tamanho das gotas e no tipo de corte obtido em cada situação. Observou-se que o tamanho máximo das gotas obtidas fica restringido ao tamanho do canal microfabricado, cerca de 50m e o tamanho mínimo obtido foi de 15m. Além da produção de emulsões, foi estudada a produção de nanosuspensões pela técnica de nanoprecipitação anti-solvente. Para este estudo, além das geometrias planares, foram testadas as geometrias 3D e também sistemas para o aumento de escala de produção, onde o sistema integrado possuía 4 dispositivos para nanoprecipitação. Os resultados obtidos indicaram que os sistemas microfluídicos permitem a produção de nanopartículas amorfas, na faixa de 100 a 1000 nm, com baixa polidispersão, sendo ainda reprodutíveis em sistema de maior escala. O desenvolvimento deste trabalho mostrou que a microfluídica oferece ferramentas importantes na obtenção de micro e nanopartículas. / In this work microfluidic systems were developed for applications in micro and nanoparticles production. Microfluidic devices were microfabricated in borosilicate glasses substrates and LTCC ceramic (Low Temperature Co-fired Ceramic). For glass devices were used techniques such as photolithography, wet etching and UV glue for sealing glass wafers. With these techniques were manufactured planar systems with various geometries, systems with devices in parallel with two and three glass layers. In addition, two polymers, BCB and Parylene-C, were presented as a tool for glass surface modification, from hydrophilic to hydrophobic. The ceramic LTCC was used for the production of a microfluidic system for hydrodynamic focusing in three dimensions. The devices were used for studies on the single and double emulsions production, observing the influence of parameters such as flow rate, ratio between flows and different types of surfactants at the droplet size and droplet cut type obtained in each situation. It was observed that the maximum size of the droplets obtained is restricted by the channel size, the maximum was about 50m and the minimum size of 15m. Besides, the devices were used to produce nanoparticles using anti-solvent nanoprecipitation technique. For these studies, besides the planar geometries, 3D geometries were tested and also systems for increasing scale production, where 4 devices were integrated in one system for nanoprecipitation. The results indicated that the microfluidic systems allow the production of amorphous nanoparticles in the range of 100 to 1000 nm with low polydispersity, being also reproducible in a larger scale system. The development of this work has shown that microfluidics offers valuable tools in obtaining micro-and nanoparticles.

Neste trabalho foram desenvolvidos sistemas microfluídicos para aplicações na produção de micro e nanopartículas. Os dispositivos microfluídicos foram microfabricados em vidros do tipo borosilicato e em cerâmica verde LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic). Para os dispositivos em vidro foram utilizadas técnicas de fotolitografia, corrosão úmida e soldagem por cola UV. Com estas técnicas foram produzidos sistemas planares com diversas geometrias, sistemas com dispositivos em paralelo com duas e três camadas de vidros. Além disso, dois polímeros o Benzociclobuteno (BCB) e o Parylene-C foram apresentados como ferramenta para a modificação da superfície do vidro de hidrofílica para hidrofóbica. A cerâmica LTCC foi utilizada para a produção de um sistema microfluídico para focalização hidrodinâmica em 3 dimensões. Os dispositivos microfabricados foram utilizados para estudos sobre a produção de emulsões simples e duplas, observando a influência de parâmetros como taxa de fluxo, razão entre fluxos e diferentes tipos de emulsificantes no tamanho das gotas e no tipo de corte obtido em cada situação. Observou-se que o tamanho máximo das gotas obtidas fica restringido ao tamanho do canal microfabricado, cerca de 50m e o tamanho mínimo obtido foi de 15m. Além da produção de emulsões, foi estudada a produção de nanosuspensões pela técnica de nanoprecipitação anti-solvente. Para este estudo, além das geometrias planares, foram testadas as geometrias 3D e também sistemas para o aumento de escala de produção, onde o sistema integrado possuía 4 dispositivos para nanoprecipitação. Os resultados obtidos indicaram que os sistemas microfluídicos permitem a produção de nanopartículas amorfas, na faixa de 100 a 1000 nm, com baixa polidispersão, sendo ainda reprodutíveis em sistema de maior escala. O desenvolvimento deste trabalho mostrou que a microfluídica oferece ferramentas importantes na obtenção de micro e nanopartículas. / In this work microfluidic systems were developed for applications in micro and nanoparticles production. Microfluidic devices were microfabricated in borosilicate glasses substrates and LTCC ceramic (Low Temperature Co-fired Ceramic). For glass devices were used techniques such as photolithography, wet etching and UV glue for sealing glass wafers. With these techniques were manufactured planar systems with various geometries, systems with devices in parallel with two and three glass layers. In addition, two polymers, BCB and Parylene-C, were presented as a tool for glass surface modification, from hydrophilic to hydrophobic. The ceramic LTCC was used for the production of a microfluidic system for hydrodynamic focusing in three dimensions. The devices were used for studies on the single and double emulsions production, observing the influence of parameters such as flow rate, ratio between flows and different types of surfactants at the droplet size and droplet cut type obtained in each situation. It was observed that the maximum size of the droplets obtained is restricted by the channel size, the maximum was about 50m and the minimum size of 15m. Besides, the devices were used to produce nanoparticles using anti-solvent nanoprecipitation technique. For these studies, besides the planar geometries, 3D geometries were tested and also systems for increasing scale production, where 4 devices were integrated in one system for nanoprecipitation. The results indicated that the microfluidic systems allow the production of amorphous nanoparticles in the range of 100 to 1000 nm with low polydispersity, being also reproducible in a larger scale system. The development of this work has shown that microfluidics offers valuable tools in obtaining micro-and nanoparticles.