Submitted by Regina Correa (rehecorrea@gmail.com) on 2016-09-26T20:03:02Z No. of bitstreams: 1 DissCGL.pdf: 4203265 bytes, checksum: b3b9ecf52c8b29ad001c6fadd9483452 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-27T19:31:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissCGL.pdf: 4203265 bytes, checksum: b3b9ecf52c8b29ad001c6fadd9483452 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-27T19:31:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissCGL.pdf: 4203265 bytes, checksum: b3b9ecf52c8b29ad001c6fadd9483452 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-27T19:31:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissCGL.pdf: 4203265 bytes, checksum: b3b9ecf52c8b29ad001c6fadd9483452 (MD5) Previous issue date: 2016-04-04 / Não recebi financiamento / This study was carried out in three steps: 1) production and characterization of nanosuspensions; 2) development of analytical methods for elemental analysis of fertilizers and plant tissues and comparison between inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES) and microwave induced plasma optical emission spectrometry (MIP OES); 3) agronomical experiments in which the monoelementar nanosuspensions containing zinc, calcium or manganese and other commercial fertilizers were applied in lettuce, corn and soybeans. The particle sizes for nanosuspensions were about 4, 8 and 10 times lower than commercialized products based on zinc, calcium and manganese, respectively. Analytical procedures developed for fertilizers analysis by direct analysis of the nanosuspensions and applying the official method were statistically equal and equivalent in both equipments, with recoveries interval from 99 to 102%. The results of the plant tissue analysis showed statistical differences for most of the analytes, however analysis of the certified reference material apple leaves, NIST 1515, showed recoveries from 80 to 100 % for both equipments. The agronomical experiments have shown productivity gains of around 15% for the application of manganese and zinc nanosuspensions in soybeans, compared to other products tested; although the increase in productivity has not been noticeable to corn crop. For lettuce crop was observed that commercial applications and Calcium Nano (200 mg plant-1) contributed for obtaining bigger plants and to a large absorption of calcium. / Este trabalho foi dividido em três etapas: 1) produção e caracterização das nanosuspensões; 2) desenvolvimento de métodos analíticos para análise elementar de fertilizantes e tecido vegetal, comparando o espectrômetro de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente (ICP OES) e o espectrômetro de emissão óptica com plasma induzido por micro-ondas (MIP OES); 3) realização dos ensaios agronômicos, nos quais as nanosuspensões monoelementares à base de zinco, cálcio e manganês e outros fertilizantes comerciais foram aplicados nas culturas de alface, milho e soja. Os tamanhos obtidos para as nanosuspensões foram cerca de 4, 8 e 10 vezes menores do que os produtos atuais à base de zinco, cálcio e manganês, respectivamente. Os procedimentos analíticos desenvolvidos para as análises de fertilizantes por análise direta das suspensões e pelo método oficial foram estatisticamente iguais, e equivalentes nos dois equipamentos, com intervalo de recuperação de 99 a 102%. Os resultados da análise de tecido vegetal apresentaram diferenças estatísticas para a maioria dos elementos analisados; porém a análise do material de referência certificado, folhas de macieira 1515, apresentou intervalo de recuperação de 80 a 100% para ambos equipamentos. Os experimentos agronômicos demonstraram ganho de produtividade ao redor de 15% para a aplicação das nanosuspensões de manganês e zinco, na cultura de soja, em relação aos demais produtos testados; embora o aumento de produtividade não tenha sido perceptível para a cultura do milho. Para a cultura da alface observou-se que nas aplicações do Cálcio Comercial e Cálcio Nano (200 mg planta-1) houve a contribuição para produção de plantas maiores e para um maior teor de cálcio acumulado.

Dados do Instituto Nacional do Câncer revelam 14,1 milhões de casos novos de câncer em 2012 em todo o mundo, e a estimativa para 2014/2015 no Brasil aponta para mais 500 mil novos casos. Assim, pesquisas voltadas à produção de nanopartículas e hidrogéis, constituídos de polímeros naturais ou sintéticos, são importantes para o desenvolvimento de sistemas destinados à liberação controlada de fármacos antitumorais. Nesse sentido, este estudo visou produzir derivados hidrofílicos de quitosanas, N,O-metoxi(polietilenoglicol)-g-quitosana, destinados ao encapsulamento e à liberação de fármacos antitumorais. As características estruturais e físico-químicas dos polímeros foram avaliadas por FTIR, RMN 1H, solubilidade em função do pH, viscosimetria, DRX e TGA. As quitosanas de partida, com diferentes graus médios de desacetilação e massas molares médias viscosimétricas, QD1x ( = 64,0 ± 1,1 % e = 495,6 ± 6,3.103 g mol-1), QD2x ( = 75,8 ± 0,8 % e = 346,8 ± 5,8.103 g mol-1) e QD3x ( = 92,3 ± 0,9 % e = 501,9 ± 5,9.103 g mol-1), produzidas pela aplicação do processo DAIUS à β-quitina, e quitosana comercial, Q ( = 94,7 ± 0,7 % e = 82,9 ± 2,0.103 g mol-1), foram avaliadas quanto aos teores de metais pesados por ICP OES e os resultados comparados aos limites permitidos pela ANVISA e Farmacopeia norte-americana. Teores significativos de metais foram detectados nas quitosanas QD1x, QD2x e QD3x (Ti e Al) e na quitosana comercial (Ni). O emprego de α-metoxipoli(etilenoglicol)-ω-carboxi possibilitou a síntese dos derivados PgQD1x, PgQD2x, PgQD3x e PgQ, que apresentaram graus médios de substituição semelhantes ( ≈ 40%). Os derivados foram hidrossolúveis em amplo intervalo de pH (1 – 11) e apresentaram viscosidades intrínsecas significativamente inferiores quando comparados às quitosanas. Foi observado que a estabilidade térmica e a cristalinidade das quitosanas são inferiores às de beta-quitina, enquanto os derivados exibiram maior cristalinidade e são termicamente mais estáveis quando comparados às quitosanas. Em geral, o aumento da razão molar –NH3+/TPP empregada na preparação das nano e microsuspensões de polímero/TPP pelo método de gelificação iônica resultou no aumento da densidade de cargas positivas nas superfícies das partículas. Entretanto, a ocorrência de numerosas cadeias de mPEG nos polímeros N,O-mPEG-g-quitosana levou à predominância das cadeias laterais hidrofílicas nas superfícies das partículas, blindando as cargas positivas, favorecendo a hidratação das partículas e o aumento dos diâmetros hidrodinâmicos médios. A influência das viscosidades intrínsecas dos polímeros e das concentrações poliméricas foi avaliada através do parâmetro de recobrimento (c[η]). Essa avaliação revelou que os diâmetros hidrodinâmicos médios das partículas são diretamente afetados por c[η] nos casos dos sistemas quitosana/TPP, enquanto as viscosidades intrínsecas dos derivados N,O-mPEG-g-quitosana são determinantes nos sistemas N,O-mPEG-g-quitosana/TPP. O estudo do comportamento reológico dos hidrogéis de N,O-mPEG-g-quitosana revelou que G’ > G’’ nos casos de PgQD3x, PgQD1x e PgQ, o que é característico de gel rígido, enquanto que no caso de PgQD2x foi observado G’’ > G’, indicando a predominância do comportamento viscoso sobre o elástico. O ponto de crossover foi observado acima de 38,2 ºC, indicando a formação de hidrogel estruturado termosensível. Assim, pesquisas futuras poderão investigar a influência das características estruturais e físico-químicas destes carreadores poliméricos, visando melhor eficiência de incorporação e liberação in vitro de fármacos antitumorais. / Data from National Institute of Cancer show an increase of 14.1 million new cases of cancer over the world in 2012, and the estimate for 2014/2015 in Brazil points to over 500,00 new cases. Thus, research focused on the production of nanoparticles and hydrogels, consisting by natural or synthetic polymers, are important for the development of systems for controlled release of antitumoral drugs. Therefore, this study aimed to produce systems based on hydrophilic derivative of chitosan, N,O-methoxy(polyethyleneglycol)-g-chitosan, for the encapsulation and release of antitumor drugs. The structural and physicochemical characteristics of the chitosan and the polymers were analyzed by FTIR, 1H NMR, solubility as function of pH, viscosimetry, XRD and TGA. The parent chitosan with different average degrees of deacetylation and viscosimetric average molecular weight, QD1x ( = 64,0 ± 1,1 % e = 495,6 ± 6,3.103 g mol-1), QD2x ( = 75,8 ± 0,8 % e = 346,8 ± 5,8.103 g mol-1) e QD3x ( = 92,3 ± 0,9 % e = 501,9 ± 5,9.103 g mol-1), produced applying the USAD to β-chitin, and the comercial chitosan, Q ( = 94,7 ± 0,7 % e = 82,9 ± 2,0.103 g mol-1) were analyzed for heavy metal content by ICP OES and the results compared to the limits allowed by ANVISA and US Pharmacopoeial. Significant levels of metals were detected in chitosan QD1x, QD2x and QD3x (Ti and Al) and commercial chitosan (Ni). The use of α-methoxypoly(ethyleneglycol)-ω-carboxy enabled the synthesis of derivatives PgQD1x, PgQD2x, PgQD3x and PgQ, which had similar average degree of substitution ( ≈ 40%). The derivatives were soluble in a broad pH range (1-11) and presented significantly lower intrinsic viscosities as compared to chitosan. It was observed that the thermal stability and crystallinity of chitosan are inferior to β-chitin, while the derivatives exhibit higher crystallinity and are more thermally stable as compared to chitosan. In general, increasing molar ratio of –NH3+/TPP in the preparation of nano- and microsuspensions of polymer/TPP by ionic gelation method, resulted in an increased positive charge density on the surfaces of the particles. However, the occurrence of a great number of chains of mPEG along the N,O-mPEG-g-chitosan chains led to the predominance of hydrophilic side chains on the surfaces of the particles, shielding the positive charges, favoring the hydration of the particles and the increasing the average hydrodynamic diameter. The influence of the intrinsic viscosities of the polymers and polymer concentrations were evaluated by the overlapping parameter (c[η]). This assessment revealed that the average hydrodynamic diameter of the particles are directly affected by c[η] in the case of chitosan/TPP systems, while the intrinsic viscosities of the derivates N,O-mPEG-g-chitosan are essential for N,O-mPEG-g-chitosan/TPP systems. The study of the rheological behavior of the hydrogels of N,O-mPEG-g-chitosan revealed that G’ > G’’ in the case of PgQD3x, PgQD1x and PGQ which is characteristic of structured gel, whereas in the case of PgQD2x it was observed G’’ > G’ indicating the predominance of the viscous behavior over the elastic. The crossover point was observed above 38.2 °C, indicating the formation of structured thermosensitive hydrogel. Thus, future research will investigate the influence of structural and physicochemical characteristics of polymeric carriers, aiming a better incorporation and release in vitro efficiency of antitumor drugs.

Dados do Instituto Nacional do Câncer revelam 14,1 milhões de casos novos de câncer em 2012 em todo o mundo, e a estimativa para 2014/2015 no Brasil aponta para mais 500 mil novos casos. Assim, pesquisas voltadas à produção de nanopartículas e hidrogéis, constituídos de polímeros naturais ou sintéticos, são importantes para o desenvolvimento de sistemas destinados à liberação controlada de fármacos antitumorais. Nesse sentido, este estudo visou produzir derivados hidrofílicos de quitosanas, N,O-metoxi(polietilenoglicol)-g-quitosana, destinados ao encapsulamento e à liberação de fármacos antitumorais. As características estruturais e físico-químicas dos polímeros foram avaliadas por FTIR, RMN 1H, solubilidade em função do pH, viscosimetria, DRX e TGA. As quitosanas de partida, com diferentes graus médios de desacetilação e massas molares médias viscosimétricas, QD1x ( = 64,0 ± 1,1 % e = 495,6 ± 6,3.103 g mol-1), QD2x ( = 75,8 ± 0,8 % e = 346,8 ± 5,8.103 g mol-1) e QD3x ( = 92,3 ± 0,9 % e = 501,9 ± 5,9.103 g mol-1), produzidas pela aplicação do processo DAIUS à β-quitina, e quitosana comercial, Q ( = 94,7 ± 0,7 % e = 82,9 ± 2,0.103 g mol-1), foram avaliadas quanto aos teores de metais pesados por ICP OES e os resultados comparados aos limites permitidos pela ANVISA e Farmacopeia norte-americana. Teores significativos de metais foram detectados nas quitosanas QD1x, QD2x e QD3x (Ti e Al) e na quitosana comercial (Ni). O emprego de α-metoxipoli(etilenoglicol)-ω-carboxi possibilitou a síntese dos derivados PgQD1x, PgQD2x, PgQD3x e PgQ, que apresentaram graus médios de substituição semelhantes ( ≈ 40%). Os derivados foram hidrossolúveis em amplo intervalo de pH (1 – 11) e apresentaram viscosidades intrínsecas significativamente inferiores quando comparados às quitosanas. Foi observado que a estabilidade térmica e a cristalinidade das quitosanas são inferiores às de beta-quitina, enquanto os derivados exibiram maior cristalinidade e são termicamente mais estáveis quando comparados às quitosanas. Em geral, o aumento da razão molar –NH3+/TPP empregada na preparação das nano e microsuspensões de polímero/TPP pelo método de gelificação iônica resultou no aumento da densidade de cargas positivas nas superfícies das partículas. Entretanto, a ocorrência de numerosas cadeias de mPEG nos polímeros N,O-mPEG-g-quitosana levou à predominância das cadeias laterais hidrofílicas nas superfícies das partículas, blindando as cargas positivas, favorecendo a hidratação das partículas e o aumento dos diâmetros hidrodinâmicos médios. A influência das viscosidades intrínsecas dos polímeros e das concentrações poliméricas foi avaliada através do parâmetro de recobrimento (c[η]). Essa avaliação revelou que os diâmetros hidrodinâmicos médios das partículas são diretamente afetados por c[η] nos casos dos sistemas quitosana/TPP, enquanto as viscosidades intrínsecas dos derivados N,O-mPEG-g-quitosana são determinantes nos sistemas N,O-mPEG-g-quitosana/TPP. O estudo do comportamento reológico dos hidrogéis de N,O-mPEG-g-quitosana revelou que G’ > G’’ nos casos de PgQD3x, PgQD1x e PgQ, o que é característico de gel rígido, enquanto que no caso de PgQD2x foi observado G’’ > G’, indicando a predominância do comportamento viscoso sobre o elástico. O ponto de crossover foi observado acima de 38,2 ºC, indicando a formação de hidrogel estruturado termosensível. Assim, pesquisas futuras poderão investigar a influência das características estruturais e físico-químicas destes carreadores poliméricos, visando melhor eficiência de incorporação e liberação in vitro de fármacos antitumorais. / Data from National Institute of Cancer show an increase of 14.1 million new cases of cancer over the world in 2012, and the estimate for 2014/2015 in Brazil points to over 500,00 new cases. Thus, research focused on the production of nanoparticles and hydrogels, consisting by natural or synthetic polymers, are important for the development of systems for controlled release of antitumoral drugs. Therefore, this study aimed to produce systems based on hydrophilic derivative of chitosan, N,O-methoxy(polyethyleneglycol)-g-chitosan, for the encapsulation and release of antitumor drugs. The structural and physicochemical characteristics of the chitosan and the polymers were analyzed by FTIR, 1H NMR, solubility as function of pH, viscosimetry, XRD and TGA. The parent chitosan with different average degrees of deacetylation and viscosimetric average molecular weight, QD1x ( = 64,0 ± 1,1 % e = 495,6 ± 6,3.103 g mol-1), QD2x ( = 75,8 ± 0,8 % e = 346,8 ± 5,8.103 g mol-1) e QD3x ( = 92,3 ± 0,9 % e = 501,9 ± 5,9.103 g mol-1), produced applying the USAD to β-chitin, and the comercial chitosan, Q ( = 94,7 ± 0,7 % e = 82,9 ± 2,0.103 g mol-1) were analyzed for heavy metal content by ICP OES and the results compared to the limits allowed by ANVISA and US Pharmacopoeial. Significant levels of metals were detected in chitosan QD1x, QD2x and QD3x (Ti and Al) and commercial chitosan (Ni). The use of α-methoxypoly(ethyleneglycol)-ω-carboxy enabled the synthesis of derivatives PgQD1x, PgQD2x, PgQD3x and PgQ, which had similar average degree of substitution ( ≈ 40%). The derivatives were soluble in a broad pH range (1-11) and presented significantly lower intrinsic viscosities as compared to chitosan. It was observed that the thermal stability and crystallinity of chitosan are inferior to β-chitin, while the derivatives exhibit higher crystallinity and are more thermally stable as compared to chitosan. In general, increasing molar ratio of –NH3+/TPP in the preparation of nano- and microsuspensions of polymer/TPP by ionic gelation method, resulted in an increased positive charge density on the surfaces of the particles. However, the occurrence of a great number of chains of mPEG along the N,O-mPEG-g-chitosan chains led to the predominance of hydrophilic side chains on the surfaces of the particles, shielding the positive charges, favoring the hydration of the particles and the increasing the average hydrodynamic diameter. The influence of the intrinsic viscosities of the polymers and polymer concentrations were evaluated by the overlapping parameter (c[η]). This assessment revealed that the average hydrodynamic diameter of the particles are directly affected by c[η] in the case of chitosan/TPP systems, while the intrinsic viscosities of the derivates N,O-mPEG-g-chitosan are essential for N,O-mPEG-g-chitosan/TPP systems. The study of the rheological behavior of the hydrogels of N,O-mPEG-g-chitosan revealed that G’ > G’’ in the case of PgQD3x, PgQD1x and PGQ which is characteristic of structured gel, whereas in the case of PgQD2x it was observed G’’ > G’ indicating the predominance of the viscous behavior over the elastic. The crossover point was observed above 38.2 °C, indicating the formation of structured thermosensitive hydrogel. Thus, future research will investigate the influence of structural and physicochemical characteristics of polymeric carriers, aiming a better incorporation and release in vitro efficiency of antitumor drugs.