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Nanoscale drug delivery systems have a great impact in current medical field. These carriers have the potential to improve the efficacy and reduce the toxicity of various medicinal products. A broad variety of different lipid based carriers had been developed and used as delivery systems in the past decades. This dissertation focused on the development of solid lipid nanoparticles (SLN) as delivery systems for a chemotherapeutic agent, docetaxel, and the use of liposomes as a carrier for recombinant protein vaccines. Docetaxel is a potent anticancer drug. However, there continues to be a need for alternative docetaxel delivery systems to improve its efficacy. Docetaxel nanoparticles comprised of lecithin as the main component were engineered using two methods, the emulsion precursor method and the solvent emulsification/evaporation method. Docetaxel in nanoparticles were more effective in killing tumor cells in culture than docetaxel solution. The intravenously injected docetaxel-nanoparticles increased the accumulation of docetaxel in tumors in mice. When administered by intravenous injection or oral routes, docetaxel-nanoparticles showed antitumor activity in tumor-bearing mice. The lecithin-based nanoparticles have the potential to be a novel biocompatible and efficacious delivery system for docetaxel. Liposomes, a well-known lipid based carrier, have been investigated extensively as a vaccine delivery system. The adjuvant activities of liposomes with different net surface charges (neutral, positive, or negative) were evaluated when simply admixed with protein antigens. Immunization study in mice after subcutaneously injection of different net charged liposomes showed different antibody responses, depending on the protein antigens. Antigens (OVA, PA) admixed with the negatively charged liposomes prepared with phospholipid, DOPA, induced a strong and functional antibody response comparable to the positively charged liposomes prepared with DOTAP lipid. The negatively charged DOPA liposomes admixed with OVA also induced OVA-specific CD8��� cytotoxic T lymphocyte responses and significantly delayed the growth of OVA-expressing B16-OVA melanoma in a mouse model. The adjuvant activity of the negatively charged liposomes may be related to the liposome's ability (i) to upregulate the expression of molecules related to the activation and maturation of antigen-presenting cells and (ii) to slightly facilitate the uptake of the antigens by antigen-presenting cells. Simply admixing certain negatively charged liposomes with certain protein antigens of interest may represent a novel platform for vaccine development. / Graduation date: 2012 / Access restricted to the OSU Community at author's request from Sept. 6, 2011 - Sept. 6, 2012

Orientador: Nelson Eduardo Durán Caballero / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T16:38:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ridolfi_DanielaMissiani_M.pdf: 1638152 bytes, checksum: e0dcd5884432b022ba79cd8e69b9512f (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Tretinoína (ácido todo-trans-retinóico) é empregado no tratamento tópico de várias doenças de pele, no entanto sua utilização é fortemente limitada pelos efeitos colaterais que apresenta e pela sua alta instabilidade química. Neste trabalho tretinoína foi encapsulada em nanopartículas lipídicas sólidas (NLS-TRE) e em NLS recobertas com quitosana (NLS-Quitosana-TRE). Ambas as partículas apresentaram alta eficiência de encapsulação, alta estabilidade física e morfologia esférica. As NLS-Quitosana-TRE apresentaram menor cristalinidade em relação às NLS sem quitosana. A capacidade de transporte das nanopartículas foi limitada pela baixa taxa de solubilização da tretinoína no lipídio fundido, nas condições de preparação. A adição de etanol na preparação das nanopartículas aumentou a capacidade de transporte, no entanto a estabilidade das dispersões foi alterada (as NLS sem quitosana permaneceram estáveis por apenas um mês e as NLS com quitosana se desestabilizaram logo após a preparação). Ambas as partículas não apresentaram potencial citotóxico em células de fibroblastos e queratinócitos. A encapsulação de tretinoína em NLS reduziu de forma significativa sua fototoxidade, o que evidencia o efeito protetor da matriz lipídica. As NLS-Quitosana-TRE apresentaram alta atividade antibacteriana contra as principais bactérias envolvidas na acne (S. epidermidis e P. acnes) e contra a S. aureus, também envolvida em infecções de pele. Os resultados obtidos neste trabalho permitem concluir que as NLS, com e sem recobrimento com quitosana, possuem um grande potencial para encapsulação de tretinoína em aplicações dérmicas. O recobrimento com quitosana pode melhorar ainda mais as propriedades das NLS como sistema carreador de tretinoína, uma vez que as NLS-Quitosana-TRE apresentaram atividade antibacteriana contra bactérias envolvidas em infecções de pele e desta forma podem aumentar a eficácia terapêutica no tratamento tópico da acne e de outras doenças de pele / Abstract: Tretinoin (all-trans retinoic acid) is employed in the topical treatment of various skin diseases, however, its uses is strongly limited by their side effects and high chemical instability. In this work tretinoin was encapsulated in solid lipid nanoparticles (SLN-TRE) and SLN coated with chitosan (SLN-Chitosan-TRE). Both particles exhibited high entrapment efficiency, high physical stability and spherical morphology. The SLN-chitosan-TRE presented lower crystallinity compared to SLN without chitosan. The loading capacity of nanoparticles was limited by the low solubilization rate of tretinoin in the melted lipid at the preparation's conditions. The addition of ethanol in the nanoparticles preparation increased the loading capacity, however the dispersion stability was altered (the SLN without chitosan remained stable by only one month and the SLN with chitosan destabilized after preparation). Both particles were not cytotoxic to either fibroblasts or keratinocytes cells. The tretinoin encapsulation in SLN decreased significantly its phototoxicity, which shows a protector effect by the lipid matrix. The SLN-Chitosan-TRE exhibited high antibacterial activity against the main bacteria involved in the acne (S. epidermidis and P. acnes) and against the S. aureus which is involved in skin infections. The results obtained in this work allows us to conclude that the SLN, with and without coating with chitosan, have a great potential for encapsulation of tretinoin in dermal application. The coating with chitosan can improve the SLN properties as carrier for tretinoin because the SLN-Chitosan-TRE exhibited antibacterial activity against bacteria involved in skin infections and therefore can improve the therapeutic efficacy in the topical treatment of acne and other skin diseases / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Objetivos: Etapa 1 - avaliar características organolépticas e físico-químicas de formulações tópicas contendo nanopartículas lipídicas sólidas encapsulando curcuminoides; Etapa 2 - avaliar a citotoxicidade das nanopartículas lipídicas sólidas e dos curcuminoides encapsulados em nanopartículas lipídicas sólidas ou não em cultura de células de fibroblastos e queratinócitos com ou sem serem submetidos a RI; avaliar a atividade alergênica dos curcuminoides encapsulados em nanopartículas lipídicas sólidas ou não encapsulados; Etapa 3 - avaliar a toxicidade aguda de uma formulação contendo curcuminoides encapsulados em nanopartículas lipídicas sólidas na pele e em órgãos-alvo de camundongos BALB após 21 dias de aplicação tópica; induzir radiodermite em camundongos BALB; avaliar o efeito de formulações tópicas contendo curcuminoides encapsulados em nanopartículas lipídicas sólidas na prevenção e no tratamento de radiodermite, em camundongos BALB. Método: Etapa 1 - inspeção visual, cor, sensibilidade ao tato e odor, quantificação do pH, análise do comportamento reológico e quantificação de ativo (curcuminoides) das formulações; Etapa 2 - avaliação da viabilidade celular de queratinócitos, fibroblastos e mastócitos, quantificação da % de liberação da enzima ?-hexosaminidade em mastócitos; Etapa 3 - avaliação do peso, consumo alimentar e comportamento dos animais; quantificação de marcadores sanguíneos de toxicidade renal (ureia e creatinina) e hepática (TGP, FA e proteínas totais); análises histológicas qualitativas do coração, fígado, rim, pulmão e pele; quantificação de colágeno na pele; analisar a probabilidade de desenvolvimento de radiodermite, em grupos independentes, após crescentes doses de radiação ionizante; quantificação de citocinas (IL-1?, IL-6, IL-10, KC e FNT-?) avaliação do grau de radiodermite. Resultados: Etapa 1 - as formulações permaneceram estáveis por três meses, sem alteração de características organolépticas e físico-químicas; aos seis meses a formulação mais concentrada ficou mais opaca e observou-se aumento do pH e da perda de curcumina e curcuminoides totais; Etapa 2 - os resultados mostraram que as nanopartículas lipídicas sólidas são mais citotóxicas para os queratinócitos do que para os fibroblastos nas doses avaliadas, apesar de serem menos citotóxicas que os curcuminoides não encapsulados; não se observou diferença na viabilidade destas células sem ou após radiação ionizante (2 Gy); as nanopartículas lipídicas sólidas contendo curcuminoides e os curcuminoides não encapsulados não estimularam a liberação de ?-hexosaminidase em mastócitos, sugerindo que a formulação com nanopartículas não possui propriedades alergênicas. Etapa 3 - a formulação tópica contendo nanopartículas lipídicas sólidas com 30 mg de curcuminoides não conferiu toxicidade local e nem aos órgãos-alvo; os animais não apresentaram perda ponderal, alterações comportamentais ou mudanças na ingestão alimentar ou hídrica; foi possível a indução de radiodermite a partir de 25 Gy, sendo 30 Gy a que apresentou maior probabilidade de desenvolvimento; os animais não apresentaram perda ponderal, redução do consumo alimentar e hídrico significativos; o painel de citocinas avaliado evidenciou que a pele responde ao tratamento de forma diferente do controle da radiação; não foi observado infiltrado inflamatório; a quantificação do colágeno mostrou grande variabilidade. Conclusões: Devido a uma toxicidade mínima do sistema nanocarreador desenvolvido, somos encorajados a realizar testes futuros para aplicações clínicas em dermocosmética e na prevenção e tratamento de lesões cutâneas ou osteoarticulares / Aims: Step 1 - to evaluate organoleptic and physicochemical characteristics of topical formulations containing solid lipid nanoparticles encapsulating curcuminoids; Step 2 - to evaluate the cytotoxicity of solid lipid nanoparticles and curcuminoids encapsulated in solid lipid nanoparticles or not in culture of fibroblast and keratinocytes cells without and after being submitted to IR; to evaluate the allergenic activity of encapsulated curcuminoids in solid or non-encapsulated lipid nanoparticles; Step 3 - to evaluate the acute toxicity of a formulation containing encapsulated curcuminoids in solid lipid nanoparticles on the skin and target organs of BALB mice after 21 days of topical application; to induce radiodermatitis in BALB mice; to evaluate the effect of topical formulations containing encapsulated curcuminoids in solid lipid nanoparticles in the prevention and treatment of radiodermatitis in BALB mice. Method: Step 1 - visual inspection, color, sensitivity to touch and odor, pH quantification, rheological behavior analysis and quantification of active (curcuminoids) of the formulations; Step 2 - evaluation of the cellular viability of keratinocytes, fibroblasts and mast cells, quantification of the release % of ?-hexosaminase enzyme in mast cells; Step 3 - evaluation of weight, food consumption and behavior of the animals, quantification of markers of renal toxicity (urea and creatinine) and hepatic (TGP, FA and total proteins), qualitative histological analysis of the skin, heart, liver, kidney and lung and quantitative analysis of collagen in the skin; analysis of the probability to developing radiodermatitis in independent groups after increasing doses of ionizing radiation; quantification of the cytokines (IL-1?, IL-6, IL-10, KC and TNF-?) and collagen, qualitative histological analyzis of the skin, and the degree of radiodermatitis. Results: Step 1 - the formulations remained stable for three months, without alteration of organoleptic and physicochemical characteristics; at six months the more concentrated formulation became more opaque and there was an increase in pH and loss of curcumin and total curcuminoids; Step 2 - the results showed that solid lipid nanoparticles are more cytotoxic for keratinocytes than for fibroblasts at the doses evaluated, although they were less cytotoxic than non-encapsulated curcuminoids; no significant difference was observed in the viability of these cells without or after ionizing radiation (2 Gy); the solid lipid nanoparticles containing curcuminoids and non-encapsulated curcuminoids did not estimulated ?-hexosaminidase release in mast cells, suggesting that the nanoparticle formulation does not have allergenic properties. Stage 3 - the topical formulation containing solid lipid nanoparticles with 30 mg curcuminoids did not confer local toxicity and nor to the target organs the animals did not showed any weight loss, behavioral changes or changes in food or water ingestion; the radiodermatitis induction was possible from 25 Gy, with the dose of 30 Gy being the most likely to develop; the animals had no significant weight loss, nor reduction in food and water ingestion, the cytokine panel evaluated showed that skin responds to treatment differently from radiation control, no inflammatory infiltrate was evident and the quantification of collagen showed great variability. Conclusions: Due to the minimal toxicity of the developed nanocarrier system, we are encouraged to perform future tests for clinical applications in dermocosmetic and in the prevention and treatment of cutaneous or osteoarticular lesions

O tratamento tópico do câncer de pele é uma estratégia promissora para aumentar a biodisponibilidade local de antineoplásicos e diminuir efeitos sistêmicos adversos. No entanto, altas concentrações do fármaco nos tumores, que acometem as camadas mais profundas da pele, são requeridas para que o tratamento seja adequado. Para promover a penetração cutânea dos antineoplásicos e atingir o tumor, sistemas de liberação nanoparticulados associados a métodos físicos, como a iontoforese, vêm sendo estudados. Nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) são sistemas carreadores explorados para a administração tópica, principalmente, de produtos cosméticos. Pouco se sabe, no entanto, sobre sua influência na penetração cutânea de fármacos e sobre os mecanismos pelos quais as NLS agem para aumentar esta penetração. A iontoforese é um método físico que aumenta a permeação cutânea de fármacos através da aplicação de uma corrente elétrica de baixa densidade. Sua influência na penetração tumoral de fármacos carreados por NLS ainda não foi explorada. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da iontoforese na penetração tumoral do antineoplásico modelo doxorrubicina (DOX) a partir de NLS catiônicas. Para tanto, NLS contendo DOX foram preparadas e caracterizadas quanto a distribuição de tamanho, potencial zeta e pH. NLS idênticas, mas marcadas com um fluoróforo lipofílico, o BODIPY FSE-8 (BOD), sintetizado especificamente para este fim, também foram obtidas e caracterizadas. Estas nanopartículas fluorescentes contendo DOX e BOD foram utilizadas para estudar, por microscopia confocal de varredura a laser, in vitro e in vivo, as vias de penetração dos compostos lipofílicos presentes nas NLS e da própria DOX. A penetração da DOX nas diferentes camadas da pele foi avaliada in vitro usando-se células de difusão vertical e pele de suíno. In vivo, a penetração do fármaco foi avaliada também no tumor e no plasma, após 1 h de aplicação passiva e iontoforética das NLS em tumores de células escamosas induzidos em camundongos imunossuprimidos. Nos estudos de microscopia observou-se que a aplicação das NLS levou a uma distribuição mais homogênea da fluorescência no estrato córneo (EC) do que a aplicação de soluções dos fluoróforos livres. A iontoforese aumentou a fluorescência de todas as amostras testadas, levando inclusive a presença de agregados fluorescentes abaixo dos folículos pilosos e a formação de regiões de transporte localizadas mais permeáveis no EC. Nos estudos quantitativos in vitro a iontoforese anódica (a partir do eletrodo positivo) das NLS-DOX levou a concentrações cerca de 39 vezes maiores de DOX na epiderme viável do que todas as outras formulações, indicando um efeito positivo da eletromigração na penetração das NLS catiônicas. Nos estudos in vivo, o aumento da quantidade de DOX acumulada na pele após a iontoforese anódica das NLS-DOX foi bem acentuado frente às outras formulações. Já a presença de fármaco no tumor, apesar de apresentar uma tendência maior de acúmulo quando a iontoforese foi aplicada, não foi estatisticamente diferente das demais formulações. No entanto, a tendência das NLS de ficarem acumuladas na pele, diminuindo a presença da DOX na circulação, foi bastante característica. Pode-se concluir, portanto, que a aplicação de NLS associadas a iontoforese apresenta alto potencial de sucesso para o tratamento tópico, localizado, de tumores cutâneos. / Topical treatment of skin cancer is a promising strategy to increase local bioavailability of antineoplastic drugs and to reduce systemic adverse effects. However, elevated concentrations of the drug in tumors presented in deep skin layers are required for the adequate treatment. To increase drug skin penetration, nanoparticles associated with physical methods, such as iontophoresis, have been studied. Solid lipid nanoparticles (SLN) are drug carrier systems developed for topical administration, especially of cosmetic products. However, almost nothing is known about their influence on the skin penetration of drugs or on the mechanisms by which they enhance drug penetration through the skin. Iontophoresis is a physical method which increases the skin permeation of drugs through the application of a low density electrical current. Its influence on tumor penetration of drugs carried by SLN has not been explored yet. Therefore, the aim of this study was to evaluate the influence of iontophoresis on the penetration of the antineoplastic model drug doxorubicin (DOX) carried by cationic SLN. To this end, SLN containing DOX were prepared and characterized according to their medium size, zeta potential and pH. Besides that, identical SLN containing a lipophilic fluorophore BODIPY FSE-8 (BOD), synthesized specifically for this study, has also been obtained and characterized. These fluorescent nanoparticles containing DOX and BOD were used to study the in vitro and in vivo penetration routes of both DOX and lipophilic compounds present in the SLN, by confocal laser scanning microscopy analysis. The penetration of DOX in the different skin layers was evaluated in vitro using vertical diffusion cells and pig skin. In vivo, the drug penetration was also measured in the tumor and plasma after 1 hour of iontophoretic and passive application of SLN on squamous cells tumors, previously induced in immunosuppressed mice. The microscopy studies showed that the application of SLN resulted in a more homogeneous distribution of fluorescence in the stratum corneum (SC) compared to the application of solutions containing free fluorophores at the same conditions. Iontophoresis increased fluorescence for all samples tested, leading yet to the presence of fluorescent aggregates below the hair follicles and the formation of localized transport regions at the SC. The in vitro quantitative studies showed that anodic iontophoresis (from the positive electrode) of SLNDOX led to about 39 times higher concentrations of DOX in viable epidermis than all the others formulations, indicating a positive effect of electromigration on the penetration of cationic SLN. In the in vivo studies, the amount of DOX accumulated in the skin after anodic iontophoresis of SLN-DOX was also well pronounced. The tendency of SLN accumulation in the skin, reducing the presence of DOX in the blood circulation, was very characteristic. Therefore, it can be concluded that the application of SLN associated with iontophoresis has a great potential for success in the topical treatment of localized skin tumors.

A Doxorrubicina (DOX) é um dos antineoplásicos mais utilizados no tratamento de tumores sólidos, como os de pele. Sua baixa penetração cutânea e instabilidade frente aos tecidos biológicos impedem, no entanto, sua aplicação tópica e localizada. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho foi direcionar e aumentar a penetração cutânea da DOX, além de protegê-la contra eventuais degradações na pele, através do desenvolvimento de nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) contendo DOX e da aplicação da iontoforese. As NLS foram obtidas pelo método da Microemulsão (ME), vertendo-as em excesso de água gelada e agitando o sistema vigorosamente. Foram obtidas NLS com cargas superficiais negativas (NLS-N) e NLS com cargas superficiais positivas (NLS-P). As NLS-N eram compostas por ácido esteárico, lecitina de soja, taurodeoxicolato de sódio e água. E as NLS-P por um derivado do colesterol e/ou ácido esteárico, poloxamer, cloreto de cetilpiridínio e água. As NLS com tamanho de partícula, polidispersividade e potencial zeta adequados para os estudos de permeação cutânea e celular foram definidas a partir de um planejamento fatorial completo (32). NLS-N e NLS-P selecionadas foram incorporadas com 8% de DOX e utilizadas nos estudos de permeação e citotoxicidade. O tamanho médio da NLS-N foi de 175 nm (PdI 0,278) e da NLS-P 278 nm (PdI 0,357). A eficiência de encapsulação foi de 90 e 61% para as NLS-N e NLS-P, respectivamente. Estudos de localização celular foram realizados e observou-se que as NLS-N permitiram a penetração da DOX tanto no citoplasma quanto no núcleo das células, assim como as NLS-P que também permitiram a penetração da DOX em um maior número de células tumorais. Estudos de estabilidade mostraram que a DOX encapsulada nas NLS foi estável a 4º C por até 48 h, sendo que as NLS liofilizadas foram estáveis por pelo menos 30 dias. Nos estudos de liberação da DOX das NLS observou-se que estas sustentaram a liberação da DOX. Porém, as NLS-P liberaram a DOX mais rapidamente do que as NLS-N, 40 e 25% em 72 horas, respectivamente. Nos estudos de permeação cutânea, observou-se que as NLS aumentaram significativamente a quantidade de DOX na solução receptora e na epiderme viável quando comparada com soluções de DOX. As NLS parecem penetrar/fundir na pele carregando o fármaco para camadas profundas da pele, diminuindo sua interação com o estrato córneo. A aplicação da corrente elétrica na dispersão de NLS aumentou a penetração das partículas na pele e, conseqüentemente, a penetração da DOX. As cargas superficiais das NLS positivas e negativas não influenciaram na sua penetração por iontoforese. Estudos de determinação do fluxo eletrosmótico com paracetamol mostraram que o principal mecanismo para a entrada das partículas na pele é o eletrosmótico e não o eletrorrepulsivo (proveniente das cargas). As NLS-P diminuíram o fluxo eletrosmótico significativamente, neutralizando as cargas negativas da pele e evidenciando a penetração das partículas neste tecido. Foram realizados estudos de citotoxicidade da DOX em diferentes formulações, em células B16F10 e em A431, e foi observado que a DOX encapsulada nas NLS-N é significativamente mais citotóxica do que as outras formulações, atingindo uma citotoxicidade de 100% quando em contato com as células de melanoma após apenas 6 h de incubação em concentrações superiores a 20 ng/mL. A aplicação de corrente elétrica em cultura de células aumentou também a penetração do fármaco nas células tumorais e, conseqüentemente, sua citotoxicidade. A indução dos tumores in vivo não se mostrou viável para o modelo de camundongos sem pêlo utilizado, porém o tratamento iontoforético demonstrou-se viável. / Doxorubicin (DOX) is one of the most used antineoplastic drug to treat solid tumors, such as skin cancer. Its low penetration into the skin and its instability in biological tissues, however, difficult topical and localized application. Within this context, the aim of this work was to increase DOX penetration into the skin, and to protect the drug against possible skin degradation, through the development of solid lipid nanoparticles (SLN) and the application of iontophoresis. The standardization and validation of two methodologies for the DOX quantification was performed: one of them using an UV/Vis spectrophotometer and the other using the HPLC. Both methods showed suitable linearity, sensibility, selectively, precision and accuracy, according to the in vigor specifications. SLN was obtained by microemulsion (ME) method spilling them into an excess of water with vigorously shaking. SLN were obtained with negative surface charge (SLN-N) and SLN with positive surface charge (SLN-P). SLN-N contained stearic acid, soy lecithin, sodium taurodeoxicolate, water and SLN-P containing compritol and / or stearic acid, poloxamer, sodium chloride, water. Particle size, polydispersity and zeta potential suitable for studies of skin permeation and cell were defined from a complete factorial design (32). The average size of the SLN-N was 175 nm (PdI 0.278) and the SLN-P 278 nm (PdI 0.357). The encapsulation efficiency was 90, and 61% for SLN-N and SLN -P, respectively. Studies of cellular location were made and showed that the SLN -N allowed the penetration of DOX in the cytoplasm and the nucleus of cells, as well as SLN -P that also allowed the penetration of DOX in a larger number of tumor cells. Encapsulated DOX in the SLN was stable at 4° C for 48 hours, and freeze-dried SLN are stable for at least 30 days. In release studies with DOX-SLN was observed that they control DOX release. However, SLN-P DOX release more quickly than SLN-N, 40 and 25% in 72 hours, respectively. In skin permeation studies, it is observed that SLN significantly increase the amount of DOX in the receiver compartment and in the epidermis. It seems that SLN penetrate / merge the skin carrying the drug to the deep skin layers, reducing its interaction with the stratum corneum. The application of an electrical current increased DOX permeation into the skin, and consequently, DOX penetration. SLN superficial charges do not influence DOX permeatation with iontophoresis. Electrosmotic flow studies showed DOX permeates into the skin mostly for eletrosmose mechanism. Cytotoxicity studies were performed with DOX in different formulations in B16F10 and A431 cells, and it was observed that DOX encapsulated in the SLN-N is significantly more cytotoxic than the other formulations, achieving 100% of cytotoxicity when in contact with the melanoma cells after 6 hours of incubation at concentrations above 20 ng/mL. The application of an electrical current in cell culture also increased the penetration of the drug in tumor cells and, consequently, its cytotoxicity. The induction of tumors in vivo was not feasible for hairless mice, but the iontophoretic treatment demonstrated to be feasible.

O parasita Trypanosoma cruzi (T. cruzi) é o causador da doença de Chagas e continua sendo um grave problema de saúde pública, principalmente nas regiões mais pobres da América Latina. Na busca por novas drogas terapêuticas contra T. cruzi, nós avaliamos a atividade do composto 5-hidroxi-3-metil-5-fenil-pirazolina-1-(S-benzilditiocarbazato) (H2bdtc) tanto in vitro quanto in vivo. Esta espécie foi caracterizada por análise elementar, espectroscopia UV-visível, infravermelho, RMN e espectrometria de massas. Nos experimentos biológicos, o composto H2bdtc em suspensão e/ou encapsulado em nanopartícula lipídica sólida (NLS) foi comparado com um dos medicamentos empregados atualmente, o benzonidazol (BZN). Utilizando-se o composto H2bdtc encapsulado em NLS observou-se: (a) redução de forma eficaz da parasitemia em camundongos, em concentração 100 vezes mais baixa do que aquela normalmente empregada para Benzonidazol (clinicamente aplicada a uma concentração de 400 ?mol kg-1 dia-1); (b) diminuição da inflamação e das lesões de fígado e do coração e (c) resultou em 100,0% de sobrevivência dos camundongos infectados com T. cruzi após 60 dias. Para fins de elucidação do possível mecanismo de ação do composto H2bdtc, estudo de interação com o DNA e com a albumina do soro Humano (HSA) foram realizados. Baseado nos dados relacionados à atividade tripanocida in vitro e in vivo do composto H2bdtc, este pode ser tomado como potente agente tripanocida e o estudo desenvolvido neste projeto pode concorrer ao uso de H2bdtc como possível nova droga a ser utilizada contra Doença de Chagas. / The parasite Trypanosoma cruzi causes Chagas disease, which remains a serious public health concern and continues to victimize thousands of people, primarily in the poorest regions of Latin America. In the search for new therapeutic drugs against T. cruzi, here we have evaluated both the in vitro and the in vivo activity of 5-hydroxy-3-methyl-5-phenyl-pyrazoline-1-(S-benzyldithiocarbazate) (H2bdtc). This compound was characterized by elemental analysis, UV-visible spectroscopy, infrared, NMR and mass spectrometry. Biological experiments were conducted with H2bdtc as a free compound or encapsulated into solid lipid nanoparticles; we compared the results with those achieved by using the currently employed drug, benznidazole. H2bdtc encapsulated into solid lipid nanoparticles (a) effectively reduced parasitemia in mice at concentrations 100 times lower than that normally employed for benznidazole (clinically applied at a concentration of 400 ?mol kg-1 day-1); (b) diminished inflammation and lesions of the liver and heart; and (c) resulted in 100,0% survival of mice infected with T. cruzi. Biological mechanism elucidation of H2bdtc compound was analyzed based on the interaction with DNA and Human Serum Albumin (HSA). Based on the data related to the in vitro and in vivo trypanocidal activity of H2bdtc it was taken as potent trypanocidal agent. Studies developed on this project allow concluding that H2bdtc is a possible new drug to be used against Chagas Disease.

O câncer de pele é uma doença com grande incidência mundial. O tratamento tópico do câncer de pele é uma estratégia desejada uma vez que pode diminuir os efeitos adversos graves causados pelo tratamento cirúrgico e quimioterapia sistêmica. No entanto, os tratamentos tópicos atuais são limitados pela baixa efetividade das formulações em carrear o fármaco até as camadas mais profundas da pele. Desta forma, o ultrassom de baixa frequência (LFU) apresenta-se como um método atrativo, mas ainda pouco estudado, para aumentar a permeabilidade da pele. Portanto, o objetivo desse trabalho foi estudar modificações na composição dos meios de acoplamento do LFU visando aumentar as regiões de transporte localizadas (LTRs) da pele e a permeabilidade do quimioterápico doxorrubicina (DOX) para o tratamento tópico do câncer de pele. Para isso, um hidrogel de Poloxamer (nanogel) enriquecido com nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) contendo DOX foi preparado e caracterizado; diferentes meios de acoplamento, dentre eles os tradicionais, contendo tensoativo, e os inovadores, contendo as NLS ou hidrogéis com diferentes potenciais zeta e viscosidades semelhantes, foram avaliados associados ao LFU para verificar sua influência na formação das LTRs e penetração cutânea de dois fármacos, calceína e DOX; a penetração cutânea da DOX livre e encapsulada em NLS foi quantificada nas diferentes camadas da pele pré-tratada com LFU; e, finalmente, o pré-tratamento mais promissor, LFU associado ao nanogel, seguido da aplicação passiva da DOX incorporada no nanogel foi avaliada in vivo em tumores cutâneos induzidos em camundongos imunossuprimidos. As NLS apresentaram tamanho e PdI de aproximadamente 200 nm e 0,3 respectivamente, com alto potencial zeta catiônico e pH de 3. A incorporação das NLS no nanogel não alterou o tamanho e PdI, no entanto, diminuiu o potencial zeta da formulação e elevou o pH para 5,5. Verificou-se por difração de raios X a baixo ângulo que as NLS continham fases cristalinas lamelares, enquanto o nanogel, fases cristalinas cúbicas, que foram mantidas quando as formulações foram associadas. O uso das NLS e dos hidrogéis, incluindo o nanogel, como meio de acoplamento do LFU modificou consideravelmente a distribuição e número de LTRs na pele em relação aos meios tradicionais. Tanto o número de LTRs quanto a sua distribuição parecem estar relacionados à tensão interfacial e a viscosidade do meio hidrofílico, sendo que a maior viscosidade dos géis gerou maior área de LTRs. O uso do nanogel originou LTRs em 50% da área da pele tratada, área esta 24 vezes maior do que a área de LTRs formada quando o meio de acoplamento convencional, com lauril sulfato de sódio, foi utilizado. Observou-se que a influência das LTRs na penetração de fármacos aniônicos (calceína) e catiônicos (DOX) depende do potencial zeta do hidrogel usado como meio de acoplamento e da dissociação do fármaco. Desta forma, a permeação cutânea da calceína foi menor quando gel aniônico foi utilizado como meio de acoplamento e o inverso ocorreu para a DOX. A penetração da DOX através do estrato córneo da pele pré-tratada com LFU/nanogel aumentou mais de 4 vezes, mas a encapsulação da DOX nas NLS dificultou a passagem da DOX para as camadas mais profundas da pele após o pré-tratamento da mesma com LFU, sugerindo um recuperação da pele desestruturada pelas partículas lipídicas administradas após o pré-tratamento. Nos estudos in vivo, o pré-tratamento da pele com LFU/nanogel seguido da aplicação diárias do nanogel contendo DOX resultou em diminuição de 6 vezes do volume do tumor após 21 dias de tratamento e apenas 5 aplicações do LFU/nanogel. No entanto, a diminuição do volume do tumor só ocorreu quando a sonda do LFU foi posicionada a 10 mm da superfície do tumor. O posicionamento da sonda a uma distância mais próxima do tumor (5 mm) não diminuiu o tamanho do tumor. Conclui-se que a aplicação de LFU com hidrogéis como meio de acoplamento é uma alternativa simples e efetiva para aumentar a penetração de fármacos na pele. Esta penetração pode ser modulada em função do potencial zeta do meio de acoplamento e da posição da sonda do ultrassom em relação à superfície do tumor. Desta forma, o tratamento tópico do câncer de pele usando LFU/nanogel como pré-tratamento é uma estratégia promissora para o tratamento tópico do câncer de pele. / Skin cancer is a disease with high worldwide incidence. Topical treatment of skin cancer is a desired strategy since it can reduce the serious adverse effects caused by surgery and systemic chemotherapy. However, current topical treatments are limited by low effectiveness of the formulations delivery drug to the deeper layers of the skin. Thus, the low frequency ultrasound (LFU) presents itself as an attractive method, but still little studied, to increase skin permeability. Therefore, the objective of this work was to study changes in the LFU coupling medium composition to increase the transport localized region (LTRs) in the skin and the permeability of chemotherapeutic doxorubicin (DOX) for the topical skin cancer treatment. For this, a Poloxamer hydrogel (nanogel) supplemented with solid lipid nanoparticles (SLN) containing DOX was prepared and characterized; different coupling medium, including traditional, containing surfactant, and innovative, containing the NLS or hydrogels with different viscosities and zeta potential similar, were evaluated associated with the LFU to verify its influence in LTRs formation and skin penetration of two drugs, calcein and DOX; skin penetration of free and encapsulated DOX was quantified in the different layers of the LFU pretreated skin; and finally, the most promising pretreatment, LFU associated with nanogel, followed by the passive application of DOX incorporated into the nanogel was evaluated in vivo, in skin tumors induced in immunosuppressed mice. The NLS showed size and PDI of approximately 200 nm and 0.3, respectively, with high cationic zeta potential and pH 3 value. The incorporation of the NLS into the nanogel did not change the size and PDI, however, decreased the zeta potential of the formulation and increased pH value to 5.5. It was found by low angle X-ray diffraction that NLS-containing lamellar crystalline phase while the nanogel, cubic crystalline phases, which were maintained when the formulations were associated. The use of NLS and hydrogels, including nanogel, as coupling medium of LFU substantially modify the distribution and number of the LTRs in the skin compared to traditional medium. Both, LTRs number and distribution may be related to the interfacial tension and viscosity of the hydrophilic medium, hydrogel with higher viscosity produced greater LTRs area. The use of nanogel as coupling medium resulted in LTRs formation in 50% of treated skin area, this area is 24 times larger than the LTR area LTRs formed when conventional coupling medium sodium lauryl sulfate was used. It was observed that the influence of the LTRs in the penetration of anionic drugs (calcein) and cationic (DOX) depends on the zeta potential of the hydrogel used as coupling medium and drug. Thus, the permeation of calcein was lower when anionic gel was used as the coupling medium and the opposite occurred for DOX. DOX penetration through the stratum corneum of the skin pretreated with LFU / nanogel increased more than 4 times but the encapsulation of DOX in the NLS difficult the passage of DOX to the deeper layers of the skin after pre-treatment with LFU, suggesting the recovery of the skin by lipid particles administered after pretreatment. In the in vivo study, pretreatment of the skin with LFU / nanogel followed by the daily application of nanogel containing DOX resulted in a 6-fold decrease in tumor volume after 21 days of treatment with only 5 applications LFU / nanogel. However, the reduction of tumor volume occurred only when the LFU probe was positioned 10 mm from the tumor surface. The positioning of the probe at distance closer tumor (5 mm) has not decreased tumor size. It is concluded that the application of coupling medium hydrogels with LFU is a simple and effective alternative to enhance drug penetration into the skin. This penetration can be adjusted depending on the zeta potential of the coupling means and ultrasound probe position on the tumor surface. Therefore, topical treatment of skin cancer using LFU / nanogel as pre-treatment is a promising strategy for the topical treatment of skin cancer.

O câncer de pele é uma doença com grande incidência mundial. O tratamento tópico do câncer de pele é uma estratégia desejada uma vez que pode diminuir os efeitos adversos graves causados pelo tratamento cirúrgico e quimioterapia sistêmica. No entanto, os tratamentos tópicos atuais são limitados pela baixa efetividade das formulações em carrear o fármaco até as camadas mais profundas da pele. Desta forma, o ultrassom de baixa frequência (LFU) apresenta-se como um método atrativo, mas ainda pouco estudado, para aumentar a permeabilidade da pele. Portanto, o objetivo desse trabalho foi estudar modificações na composição dos meios de acoplamento do LFU visando aumentar as regiões de transporte localizadas (LTRs) da pele e a permeabilidade do quimioterápico doxorrubicina (DOX) para o tratamento tópico do câncer de pele. Para isso, um hidrogel de Poloxamer (nanogel) enriquecido com nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) contendo DOX foi preparado e caracterizado; diferentes meios de acoplamento, dentre eles os tradicionais, contendo tensoativo, e os inovadores, contendo as NLS ou hidrogéis com diferentes potenciais zeta e viscosidades semelhantes, foram avaliados associados ao LFU para verificar sua influência na formação das LTRs e penetração cutânea de dois fármacos, calceína e DOX; a penetração cutânea da DOX livre e encapsulada em NLS foi quantificada nas diferentes camadas da pele pré-tratada com LFU; e, finalmente, o pré-tratamento mais promissor, LFU associado ao nanogel, seguido da aplicação passiva da DOX incorporada no nanogel foi avaliada in vivo em tumores cutâneos induzidos em camundongos imunossuprimidos. As NLS apresentaram tamanho e PdI de aproximadamente 200 nm e 0,3 respectivamente, com alto potencial zeta catiônico e pH de 3. A incorporação das NLS no nanogel não alterou o tamanho e PdI, no entanto, diminuiu o potencial zeta da formulação e elevou o pH para 5,5. Verificou-se por difração de raios X a baixo ângulo que as NLS continham fases cristalinas lamelares, enquanto o nanogel, fases cristalinas cúbicas, que foram mantidas quando as formulações foram associadas. O uso das NLS e dos hidrogéis, incluindo o nanogel, como meio de acoplamento do LFU modificou consideravelmente a distribuição e número de LTRs na pele em relação aos meios tradicionais. Tanto o número de LTRs quanto a sua distribuição parecem estar relacionados à tensão interfacial e a viscosidade do meio hidrofílico, sendo que a maior viscosidade dos géis gerou maior área de LTRs. O uso do nanogel originou LTRs em 50% da área da pele tratada, área esta 24 vezes maior do que a área de LTRs formada quando o meio de acoplamento convencional, com lauril sulfato de sódio, foi utilizado. Observou-se que a influência das LTRs na penetração de fármacos aniônicos (calceína) e catiônicos (DOX) depende do potencial zeta do hidrogel usado como meio de acoplamento e da dissociação do fármaco. Desta forma, a permeação cutânea da calceína foi menor quando gel aniônico foi utilizado como meio de acoplamento e o inverso ocorreu para a DOX. A penetração da DOX através do estrato córneo da pele pré-tratada com LFU/nanogel aumentou mais de 4 vezes, mas a encapsulação da DOX nas NLS dificultou a passagem da DOX para as camadas mais profundas da pele após o pré-tratamento da mesma com LFU, sugerindo um recuperação da pele desestruturada pelas partículas lipídicas administradas após o pré-tratamento. Nos estudos in vivo, o pré-tratamento da pele com LFU/nanogel seguido da aplicação diárias do nanogel contendo DOX resultou em diminuição de 6 vezes do volume do tumor após 21 dias de tratamento e apenas 5 aplicações do LFU/nanogel. No entanto, a diminuição do volume do tumor só ocorreu quando a sonda do LFU foi posicionada a 10 mm da superfície do tumor. O posicionamento da sonda a uma distância mais próxima do tumor (5 mm) não diminuiu o tamanho do tumor. Conclui-se que a aplicação de LFU com hidrogéis como meio de acoplamento é uma alternativa simples e efetiva para aumentar a penetração de fármacos na pele. Esta penetração pode ser modulada em função do potencial zeta do meio de acoplamento e da posição da sonda do ultrassom em relação à superfície do tumor. Desta forma, o tratamento tópico do câncer de pele usando LFU/nanogel como pré-tratamento é uma estratégia promissora para o tratamento tópico do câncer de pele. / Skin cancer is a disease with high worldwide incidence. Topical treatment of skin cancer is a desired strategy since it can reduce the serious adverse effects caused by surgery and systemic chemotherapy. However, current topical treatments are limited by low effectiveness of the formulations delivery drug to the deeper layers of the skin. Thus, the low frequency ultrasound (LFU) presents itself as an attractive method, but still little studied, to increase skin permeability. Therefore, the objective of this work was to study changes in the LFU coupling medium composition to increase the transport localized region (LTRs) in the skin and the permeability of chemotherapeutic doxorubicin (DOX) for the topical skin cancer treatment. For this, a Poloxamer hydrogel (nanogel) supplemented with solid lipid nanoparticles (SLN) containing DOX was prepared and characterized; different coupling medium, including traditional, containing surfactant, and innovative, containing the NLS or hydrogels with different viscosities and zeta potential similar, were evaluated associated with the LFU to verify its influence in LTRs formation and skin penetration of two drugs, calcein and DOX; skin penetration of free and encapsulated DOX was quantified in the different layers of the LFU pretreated skin; and finally, the most promising pretreatment, LFU associated with nanogel, followed by the passive application of DOX incorporated into the nanogel was evaluated in vivo, in skin tumors induced in immunosuppressed mice. The NLS showed size and PDI of approximately 200 nm and 0.3, respectively, with high cationic zeta potential and pH 3 value. The incorporation of the NLS into the nanogel did not change the size and PDI, however, decreased the zeta potential of the formulation and increased pH value to 5.5. It was found by low angle X-ray diffraction that NLS-containing lamellar crystalline phase while the nanogel, cubic crystalline phases, which were maintained when the formulations were associated. The use of NLS and hydrogels, including nanogel, as coupling medium of LFU substantially modify the distribution and number of the LTRs in the skin compared to traditional medium. Both, LTRs number and distribution may be related to the interfacial tension and viscosity of the hydrophilic medium, hydrogel with higher viscosity produced greater LTRs area. The use of nanogel as coupling medium resulted in LTRs formation in 50% of treated skin area, this area is 24 times larger than the LTR area LTRs formed when conventional coupling medium sodium lauryl sulfate was used. It was observed that the influence of the LTRs in the penetration of anionic drugs (calcein) and cationic (DOX) depends on the zeta potential of the hydrogel used as coupling medium and drug. Thus, the permeation of calcein was lower when anionic gel was used as the coupling medium and the opposite occurred for DOX. DOX penetration through the stratum corneum of the skin pretreated with LFU / nanogel increased more than 4 times but the encapsulation of DOX in the NLS difficult the passage of DOX to the deeper layers of the skin after pre-treatment with LFU, suggesting the recovery of the skin by lipid particles administered after pretreatment. In the in vivo study, pretreatment of the skin with LFU / nanogel followed by the daily application of nanogel containing DOX resulted in a 6-fold decrease in tumor volume after 21 days of treatment with only 5 applications LFU / nanogel. However, the reduction of tumor volume occurred only when the LFU probe was positioned 10 mm from the tumor surface. The positioning of the probe at distance closer tumor (5 mm) has not decreased tumor size. It is concluded that the application of coupling medium hydrogels with LFU is a simple and effective alternative to enhance drug penetration into the skin. This penetration can be adjusted depending on the zeta potential of the coupling means and ultrasound probe position on the tumor surface. Therefore, topical treatment of skin cancer using LFU / nanogel as pre-treatment is a promising strategy for the topical treatment of skin cancer.

Alguns decênios atrás, o advento da nanotecnologia abriu perspectivas inovadoras permitindo alcançar novos alvos. Na área farmacêutica, as nanopartículas abriram alternativas ineditas de acesso para tratar órgãos e tecidos. Dentre as diversas nanopartículas existentes, este trabalho assentou sobre as nanopartículas lípidicas sólidas porque elas permitem a utilização de substâncias naturais, que representam um interesse cada vez maior devido às suas potencialidades diversificadas e comprovadas. Assim, foram escolhidos o óleo de copaíba e a alantoína devido às suas propriedades farmacológicas. Da mesma maneira que existem vários tipos de nanopartículas, existem várias técnicas para produzi-las. Neste estudo, o método por homogeneização à alta pressão foi selecionado devido às diversas vantagens. Para validar essas opções tecnológicas e caracterizar as nanopartículas, análises morfológicas, físico-químicas e térmicas foram realizadas. O segundo propósito desta pesquisa foi a avaliação do potencial antifúngico das nanopartículas contra fungos leveduriformes e filamentosos multirresistentes, devido às diversas propriedades microbiológicas do óleo de copaíba. Consequentemente, diversos ensaios micológicos foram feitos a fim de determinar onde e como essas nanopartículas agiram sobre esses fungos. Os resultados mostraram que a produção de nanopartículas lípidicas sólidas homogêneas e estáveis físico-quimicamente foi possível. Além disso, essas nanopartículas, compostas por substâncias naturais, demonstraram atividade antifúngica contra fungos multiresistentes, fato que não ocorreu com as matérias-primas isoladas. A nanotecnologia foi fundamental e levou a desenvolver suspensões antifúngicas. / Some decades ago, the advent of nanotechnology has opened new perspectives allowing reaching new targets. In the pharmaceutical area, nanoparticles have opened new ways for treating organs and tissues. Among the various existing nanoparticles, this work was based on solid lipid nanoparticles because they permitted the use of natural substances which represent a growing interest due to their diverse and proven strengths. So, copaiba oil and allantoin were chosen. Just as there are several types of nanoparticles, there are several techniques to produce them. In this study, the method of high pressure homogenization was selected because of several advantages. To validate these technological options and characterize nanoparticles, morphological, physico-chemical and thermal analysis were performed. The second purpose of this research was to evaluate the antifungal potential of nanoparticles against multiresistant yeasts and filamentous fungi due to various microbiological properties of copaiba oil. Consequently, many mycological tests were performed to determine where and how these nanoparticles acted on these fungi. The results showed the production of homogeneous and physico-chemically stable solid lipid nanoparticles is possible and, moreover, these nanoparticles produced with natural substances demonstrated their antifungal activity against multiresistant fungi, which did not happen with isolated raw materials. The nanotechnology was fundamental and led to develop antifungal suspensions.