Quitosana é um biopolímero encontrado principalmente na parede celular de crustáceos e é obtida pela desacetilação da quitina. Como biopolímero a quitosana é utilizada como excipiente para medicamentos e composição de alimentos. No entanto a quitosana devidamente purificada para uso farmacêutico ou alimentício tem custo financeiro elevado. Outro fator que contribui para o uso limitado é a falta de procedimento padronizado para desacetilação, o que resulta em materiais com diferentes graus de qualidade, dificultando suas aplicações e controle de qualidade de matéria prima e produto. Este trabalho tem como principal objetivo estabelecer procedimento reprodutível para a extração da quitina e da quitosana, por meio da aplicação dos conceitos de Quality by Design e planejamento de experimentos. A quitosana foi obtida pela desacetilação da quitina de crustáceos pelas etapas de desmineralização, desproteinização e despigmentação. O procedimento técnico para purificação da quitosana foi definido a partir de planejamento fatorial com ponto central para as etapas otimizadas, por meio da aplicação dos conceitos de Quality by Design e planejamento de experimentos. O projeto definiu um procedimento padronizado para purificação da quitosana que pode ser empregado em escala industrial, e financeiramente vantajoso para produção de medicamentos ou alimentos. / Chitosan is a biopolymer found mainly in the cell wall of crustaceans and is obtained by the deacetylation of chitin. As biopolymer chitosan is used as excipient for medicaments and food composition. However, chitosan duly purified for pharmaceutical or food use has a high financial cost. Another factor that contributes to the limited use is the lack of standardized procedure for deacetylation, which results in materials with different grades of quality, hindering their applications and quality control of raw material and product. This work has as main objective to establish a reproducible procedure for the extraction of chitin and chitosan, through the application of the concepts of Quality by Design and planning of experiments. Chitosan was obtained by the deacetylation of chitin from crustaceans through the demineralization, deproteinization and depigmentation stages. The technical procedure for purification of chitosan was defined from a factorial planning with a central point for the optimized steps, through the application of the concepts of Quality by Design and planning of experiments. The project defined a standard procedure for the purification of chitosan that can be used on industrial scale and financially advantageous for the production of medicines or foods.

Para efetivamente tratar uma infecção, é necessário que o antibiótico possua atividade antimicrobiana adequada e seja capaz de inibir o crescimento do microrganismo patogênico. O doseamento microbiológico é uma metodologia indicada para a análise do antimicrobiano de forma simples, quando comparado com outras metodologias. A Food and Drug Administration (FDA) tem encorajado uma abordagem proativa para introduzir inovações e benefícios associados ao processo de produção farmacêutica. A Qualidade por Design Analítico (AQbD) ajuda no desenvolvimento de métodos analíticos robustos e de baixo custo, que são aplicáveis durante todo ciclo de vida do produto. Os métodos microbiológicos tradicionais, de forma geral, apresentam baixa reprodutibilidade e alta incerteza. Desta forma, justifica-se o desenvolvimento de métodos microbiológicos alternativos para a análise de antimicrobianos empregando-se os conceitos de Qualidade por Design Analítico, com a finalidade de melhorar a reprodutibilidade e reduzir a incerteza final. O objetivo deste trabalho foi aplicar o conceito de Qualidade por Design Analítico (AQbD) no desenvolvimento de método colorimétrico para análise de sulfato de neomicina. O sulfato de neomicina é um antimicrobiano aminoglicosídeo amplamente empregado no tratamento de infecções cutâneas ou mucosas, tais como queimaduras, úlceras, e dermatites infecciosas. Métodos cromatográficos como a cromatografia líquida de alta eficiência em fase reversa, de pareamento iônico ou cromatografia iônica com derivatização (pré ou pós-coluna) são utilizados para a análise de aminoglicosídeos, inclusive sulfato de neomicina. Contudo, de acordo com as farmacopeias, o método microbiológico é o método analítico de escolha para a análise de sulfato de neomicina e outros aminoglicosídeos. A análise colorimétrica é um método amplamente utilizado para a detecção e quantificação de diferentes substâncias, incluindo o crescimento microbiano em estudos de eficácia terapêutica. Neste trabalho, propomos o uso de resazurina como marcador colorimétrico. O indicador sofre uma reação de oxido-redução na qual altera a coloração em resposta à redução química resultante do crescimento celular. O uso de microplacas para a análise colorimétrica é uma alternativa ao método realizado em tubos de ensaio. Uma alternativa ao uso de espectrofotômetros para a análise colorimétrica é o uso de aparelhos smartphones, pois são equipados com CPUs rápidas, câmeras de alta resolução e sensores de imagem. O processamento da imagem captada pela câmera do dispositivo é utilizado como um analisador colorimétrico. Portanto, a aplicação dos conceitos de Qualidade por Design Analítico (AQbD) possibilitou o desenvolvimento racional de método microbiológico colorimétrico para análise de sulfato de neomicina. / To effectively treat an infection, the antibiotic must have adequate antimicrobial activity and be capable of inhibiting the growth of the pathogenic microorganism. The microbiological assay is an indicated methodology for the analysis of the antimicrobial in a simple way, when compared with other methodologies. The Food and Drug Administration (FDA) has encouraged a proactive approach to introducing innovations and benefits associated with the pharmaceutical production process. Analytical Design Quality (AQbD) assists in the development of robust, low cost analytical methods that are applicable throughout the product life cycle. Traditional microbiological methods, in general, have low reproducibility and high uncertainty. Thus, it is justified the development of alternative microbiological methods for the analysis of antimicrobials using the concepts of Quality by Analytical Design, in order to improve reproducibility and reduce final uncertainty. The objective of this work was to apply the concept of Quality by Analytical Design (AQbD) in the development of a colorimetric method for the analysis of neomycin sulfate. Neomycin Sulfate is an aminoglycoside antimicrobial widely used in the treatment of cutaneous or mucosal infections, such as burns, ulcers, and infectious dermatitis. Chromatographic methods such as reverse phase high performance liquid chromatography, ion-pairing or ion chromatography with derivatization (pre or post-column) are used for the analysis of aminoglycosides, including neomycin sulfate. However, according to pharmacopoeias, the microbiological method is the analytical method of choice for the analysis of neomycin sulphate and other aminoglycosides. Colorimetric analysis is a widely used method for the detection and quantification of different substances, including microbial growth in studies of therapeutic efficacy. In this work, we propose the use of resazurin as a colorimetric marker. The indicator undergoes an oxidation-reduction reaction in which it alters the coloration in response to the chemical reduction resulting from cell growth. The use of microplates for colorimetric analysis is an alternative to the method carried out in test tubes. An alternative to the use of spectrophotometers for colorimetric analysis is the use of smartphones because they are equipped with fast CPUs, high resolution cameras and image sensors. The image processing captured by the device\'s camera is used as a colorimetric analyzer. Therefore, the application of the concepts of Quality by Analytical Design (AQbD) allowed the rational development of a microbiological colorimetric method for analysis of neomycin sulfate.

Os protetores solares (PS) são os grandes responsáveis pela proteção da pele quando exposta à radiação solar, por isso a importância sanitária de se otimizar o desenvolvimento deste cosmético tipo II e monitorar para que seja eficaz em seu propósito. O principal objetivo deste trabalho é aplicar os conceitos de Qualidade por Design (QbD), ferramentas estatísticas de desenho experimental (DoE - Design of Experiments) e o conceito de tecnologia analítica de processo (PAT - Process Analytical Technology) para desenvolver uma formulação e processo produtivo de um PS de modo a modernizar os processos da indústria cosmética, fazendo as análises durante o processo e eliminando o controle de qualidade final. Trata-se de um sistema de desenvolvimento sistematizado, onde se executa as ferramentas de QbD para avaliar os dados obtidos ao longo da fase experimental. Para a fase experimental, empregou-se o desenho fatorial e desenho do compósito central (CCD - Central Composite Design) como ferramenta estatística, para a execução do planejamento de experimentos (DoE - Design of Experiments). As respostas foram analisadas através da metodologia de superfície resposta (RSM - Response Surface Methodology). Tais ferramentas são fundamentais para a determinação do desenho de concepção (design space), para se obter o PS com as melhores características físico-químicas e de processo dentro do escopo delineado. Para o desenvolvimento da metodologia de análise in line, optou-se pela utilização da espectrometria UV, utilizando-se ferramentas como análise de regressão dos mínimos quadrados (PLS) devido a praticidade em transforma-la em uma ferramenta PAT, para isto, a quimiometria foi empregada para modelar sistemas que são desconhecidos e complexos, como um PS, e trazendo respostas diretas como a aprovação do produto antes de ser embalado, por exemplo. A abordagem apresentada baseia-se na construção da qualidade ao longo do desenvolvimento e otimização de PS e torna possível o monitoramento da qualidade em tempo real. / The sunscreens are great responsible for the skin protection when it is exposed to direct sunlight, so it means a great importance of health to optimize the development of type II cosmetic and monitor for it to be effective in its purpose. The objective of this work is to apply the concepts of Quality by Design and statistical tools of experimental design (DoE - Design of experiments), as well as applying the process analytical technology (PAT - Process Analytical Technology) concept for formulation and manufacturing process development of a topical sunscreen being able to modernize the cosmetic industry processing, including real time analyses and eliminating quarantine step, which waits analysis approval performed by the quality assurance, and then release the product for sale. As it is a systematic development, where critical quality attributes and risk assessment were performed to evaluate over obtained data. During experimental phase, the factorial design was used as a statistical tool for design of experiments implementation, and the responses were analyzed by response surface methodology (RSM - Response Surface Methodology). This mapping is critical to determination of the product design (design space), i.e. get sunscreen with the best physical and chemical characteristics and processing within the outlined scope. For in line methodology development, UV spectrometry was opted to be used due to less effort in sample preparation and due to great easiness to turn it into a PAT tool. For this, chemometrics was used, which brings together chemical and statistical elements to obtain three main elements: empirical modeling, multivariate modeling and chemical data, making it able to model systems that are unknown and complex, as a sunscreen, getting direct answers as product release approval before being packed, for example. The presented approach was based on the construction of quality throughout the sunscreen development and optimization making possible the real time quality monitoring.

Os protetores solares (PS) são os grandes responsáveis pela proteção da pele quando exposta à radiação solar, por isso a importância sanitária de se otimizar o desenvolvimento deste cosmético tipo II e monitorar para que seja eficaz em seu propósito. O principal objetivo deste trabalho é aplicar os conceitos de Qualidade por Design (QbD), ferramentas estatísticas de desenho experimental (DoE - Design of Experiments) e o conceito de tecnologia analítica de processo (PAT - Process Analytical Technology) para desenvolver uma formulação e processo produtivo de um PS de modo a modernizar os processos da indústria cosmética, fazendo as análises durante o processo e eliminando o controle de qualidade final. Trata-se de um sistema de desenvolvimento sistematizado, onde se executa as ferramentas de QbD para avaliar os dados obtidos ao longo da fase experimental. Para a fase experimental, empregou-se o desenho fatorial e desenho do compósito central (CCD - Central Composite Design) como ferramenta estatística, para a execução do planejamento de experimentos (DoE - Design of Experiments). As respostas foram analisadas através da metodologia de superfície resposta (RSM - Response Surface Methodology). Tais ferramentas são fundamentais para a determinação do desenho de concepção (design space), para se obter o PS com as melhores características físico-químicas e de processo dentro do escopo delineado. Para o desenvolvimento da metodologia de análise in line, optou-se pela utilização da espectrometria UV, utilizando-se ferramentas como análise de regressão dos mínimos quadrados (PLS) devido a praticidade em transforma-la em uma ferramenta PAT, para isto, a quimiometria foi empregada para modelar sistemas que são desconhecidos e complexos, como um PS, e trazendo respostas diretas como a aprovação do produto antes de ser embalado, por exemplo. A abordagem apresentada baseia-se na construção da qualidade ao longo do desenvolvimento e otimização de PS e torna possível o monitoramento da qualidade em tempo real. / The sunscreens are great responsible for the skin protection when it is exposed to direct sunlight, so it means a great importance of health to optimize the development of type II cosmetic and monitor for it to be effective in its purpose. The objective of this work is to apply the concepts of Quality by Design and statistical tools of experimental design (DoE - Design of experiments), as well as applying the process analytical technology (PAT - Process Analytical Technology) concept for formulation and manufacturing process development of a topical sunscreen being able to modernize the cosmetic industry processing, including real time analyses and eliminating quarantine step, which waits analysis approval performed by the quality assurance, and then release the product for sale. As it is a systematic development, where critical quality attributes and risk assessment were performed to evaluate over obtained data. During experimental phase, the factorial design was used as a statistical tool for design of experiments implementation, and the responses were analyzed by response surface methodology (RSM - Response Surface Methodology). This mapping is critical to determination of the product design (design space), i.e. get sunscreen with the best physical and chemical characteristics and processing within the outlined scope. For in line methodology development, UV spectrometry was opted to be used due to less effort in sample preparation and due to great easiness to turn it into a PAT tool. For this, chemometrics was used, which brings together chemical and statistical elements to obtain three main elements: empirical modeling, multivariate modeling and chemical data, making it able to model systems that are unknown and complex, as a sunscreen, getting direct answers as product release approval before being packed, for example. The presented approach was based on the construction of quality throughout the sunscreen development and optimization making possible the real time quality monitoring.