Aplicações clássicas da técnica de espalhamento de raios-x a baixo ângulo em materiais nanoestruturados

The small angle X-ray scattering (SAXS) technique has been used with very much versatility and success in the structural characterization of nanostructured materials. The present work deals with a study of the principles of the SAXS technique and of some classical models employed in the structural characterization of nanostructured materials. Particularly, the study of the models and of the associated methodologies is applied to a set of samples of silica gels, of varied typical structures, prepared in the Laboratório de Novos Materiais of the Departamento de Física of the IGCE. The work discusses in an introductory chapter the principles of the SAXS technique and the foundation of classical models often used in the structural characterization of materials. The classical models and the associated methodologies were applied to a variety of silica gel structures. The studies include: i) the scattering from a system of particles - Guinier's law; ii) the asymptotic scattering from a two-phase system - Porod's law; iii) systematic deviation from Porod's law - Surface Fractal; iv) heterogeneities in solids with random size distribution - DAB Model; and v) the scattering from mass fractal structures. The analyses were carried out from experimental SAXS data obtained in several opportunities at the Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS)

Avaliação do potencial de sistemas nanoestruturados inovadores para incorporação de cacau orgânico: estudo da estabilidade físico-química e atividade antioxidante

Ultimamente várias áreas da ciência vêm se unindo a fim de compreender, elucidar, retardar e reverter o processo do envelhecimento da pele. Tal processo deve ser estudado, pois as mudanças no aspecto exterior podem revelar disfunções que ocorrem internamente, além de trazer conseqüências psíquicas sobre o comportamento da pessoa, tanto diante de si mesma como diante das outras. A utilização de matérias-primas naturais orgânicas em formulações farmacêuticas e cosméticas segue uma tendência de mercado, haja vista o grande impulso que o mercado orgânico tem ocasionado na economia. Dentre estas matérias-primas, destaca-se a utilização do cacau orgânico que, pelo fato de ser rico em compostos polifenólicos e taninos condensados, acredita-se apresentar potencial ação antioxidante. Associados a sistemas nanoestruturados inovadores, como os sistemas líquido-cristalinos constituídos por silicones formadores de filme, a ação antioxidante do cacau orgânico pode, dessa forma, ser potencializada. Este trabalho tem como objetivos desenvolver e caracterizar sistemas líquido-cristalinos acrescidos de extrato de semente de cacau orgânico, avaliar a estabilidade físico-química e a atividade antioxidante das formulações obtidas. Realizou-se a caracterização do pó de cacau por microscopia óptica. A partir do pó do cacau, obteve-se extratos hidroalcóolicos do pó, a partir do qual foram quantificados compostos fenólicos utilizando o reagente Folin-Ciocalteu e determinada a atividade antioxidante com base na ação seqüestrante do radical 1,1-difenil-2-picrilhidrazila (DPPH). Posteriormente, o extrato foi incorporado em um sistema constituído por acido oléico e polioxietileno 20 cetil éter, o qual foi caracterizado estruturalmente empregando análises de microscopia de luz polarizada, espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS) e comportamento reológico... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)

Avaliação do potencial de sistemas nanoestruturados mucoadesivos para administração bucal do peptídeo p1025

A cárie dental é uma das doenças crônico-infecciosas mais comuns no mundo e é potencializada por fatores que favorecem a colonização da bactéria Streptococcus mutans na cavidade oral. O presente trabalho visa avaliar o potencial de sistemas nanoestruturados mucoadesivos para administração bucal do peptídeo sintético p1025, potencialmente ativo contra cárie dental. Este peptídeo, análogo aos fragmentos 1025-1044 da adesina celular de S. mutans mostrou-se, em estudos recentes, eficaz contra a adesão do patógeno na superfície do biofilme bacteriano. Acredita-se que, se incorporado em sistemas nanoestruturados mucoadesivos, sobretudo os sistemas líquido-cristalinos, sua ação possa ser modulada, pelo fato de que estes sistemas podem se aderir na mucosa bucal, de modo a proteger o peptídeo da degradação enzimática, além de prolongar o tempo de contato com a mucosa, diminuindo assim a frequência de administração. Os sistemas nanoestruturados de liberação controlada foram analisados estruturalmente através de microscopia de luz polarizada, determinação do comportamento reológico, TPA e bioadesão. Os resultados evidenciaram, através das análises de microscopia de luz polarizada, a presença de sistemas líquido-cristalinos de fase hexagonal e lamelar, além de domínios de microemulsões. As análises reológicas mostraram que ao adicionar dispersões poliméricas na fase aquosa do sistema, características como pseudoplasticidade e tixotropia são favorecidas, o que pode facilitar a aplicação do produto na mucosa bucal. O teste de biodesão mostrou que o emprego de dispersões poliméricas contribuiu para a adesão na mucosa bucal, sendo os melhores resultados obtidos com dispersão de Policarbofil® a 0,5 %.O teste microbiológico demonstrou a potencialização do efeito inibidor/redutor da carga microbiana com a utilização de óleo de melaleuca na fase oleosa do sistema. Os resultados obtidos sugerem que o ...

Avaliação da permeação cutânea in vitro de sistemas nanoestruturados contendo ácido kójico

O processo de envelhecimento origina uma série de alterações na pele, dentre elas as o estresse oxidativo e as discromias. O ácido kójico tem a capacidade de atuar no tratamento do envelhecimento cutâneo em virtude de sua atividade ferro-quelante e de promover a despigmentação da pele devido inibir a tirosinase, impedindo a formação da melanina. Sistemas de liberação controlada de substâncias ativas, como os sistemas líquido-cristalinos, tem a propriedade de modular a permeação cutânea de fármacos, além de melhorar a sua ação. O presente trabalho tem como objetivo desenvolver e caracterizar um sistema líquido cristalino constituído por água e isonomanoato de cetoestearila (óleo), e estabilizado com o tensoativo álcool cetílico etoxilado e propoxilado contendo ácido kójico, avaliando sua permeação cutânea in vitro. A partir da construção de um diagrama de fases, foram selecionadas três formulações caracterizadas microscopicamente como CLs de fase hexagonal, denominada de A (35% O, 50 % T e 15% A), B (30% O, 50 % T e 20% A) e C (20% O, 50% T e 30% A), para prosseguir com o estudo, que consistiu na incorporação do ácido kójico na concentração de 2% e a realização dos ensaios de textura, bioadesão, reologia e de permeação e retenção cutânea in vitro. O ensaio de textura demonstrou que a formulação B com valores intermediários de água e fase oleosa apresentou valores intermediários de dureza, compressibilidade e adesividade, ideais para aplicação tópica. O ensaio de bioadesão mostrou que com o acréscimo de água na fórmula a força bioadesiva aumentou, o que pode melhorar a fixação do produto na pele do usuário. O ensaio reológico evidenciou que há aumento da viscosidade com acréscimo de água na formulação e que os sistemas analisados tratavam-se de fluidos pseudoplásticos com tixotropia tempo dependente... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)

Avaliação da permeação cutânea do acetato de dexametasona incorporado em sistemas nanoestruturados

O acetato de dexametasona (DXM) é um glicocorticoide com eficácia antiinflamatória e imunossupressora, sendo utilizado nas doenças autoimunes. Sua ação antiinflamatória advém da inibição do acúmulo de células (macrófagos, linfócitos e neutrófilos) na área da inflamação, inibindo também a liberação de mediadores da inflamação como interferon-γ e TNF-α. Já a atividade imunossupressora é alcançada com a redução do concentrado de linfócitos e inibição da síntese e/ou liberação de interleucinas. Porém o uso contínuo do DXM ocasiona uma série de efeitos colaterais sistêmicos, sendo interessante sua aplicação tópica para viabilizar a promoção do aumento da liberação e a estabilização dos níveis plasmáticos do fármaco. Sistemas nanoestruturados como microemulsões (ME) e os cristais líquidos (CL) vêm sendo estudados como novos sistemas de liberação, pois além de se comportarem como reservatórios de fármacos também possibilitam o aumento da estabilidade e da solubilidade dos princípios ativos. Os objetivos deste trabalho foram desenvolver e caracterizar sistemas micro e nanoestruturados, com intuito de incorporar DXM e avaliar sua permeação cutânea in vitro. Foram desenvolvidos sistemas utilizando água, silicone (DC® 193C fluido) e polioxietileno-20-oleil éter (Brij® 98). Os 36 pontos do diagrama de fases foram avaliados, sendo elaboradas formulações com diferentes proporções de água, óleo e tensoativo, sendo possível delimitar regiões como: sistemas transparentes de alta viscosidade (STAV), sistemas transparentes de baixa viscosidade (STBV), sistemas líquido-transparentes (SLT), emulsão viscosa (EV) e emulsão líquida (EL). Três formulações foram selecionadas para os ensaios de caracterização, fixando-se a concentração de tensoativo (T) em 40% e variando-se as concentrações de água e de silicone, denominadas A, B e C. As análises de microscopia de luz polarizada ...

Desenvolvimento de sistemas nanoestruturados estabilizados com álcool cetílico etoxilado e propoxilado para administração cutânea

Nas últimas décadas tem ocorrido um aumento expressivo da incidência de doenças fúngicas. Porém, o tratamento destas infecções pode não ser efetivo, pois os fármacos antifúngicos disponíveis causam sérios efeitos adversos, recorrência ou resistência. Algumas doenças fúngicas causam lesões cutâneas e o medicamento, geralmente administrado por via oral, dificulta a chegada do fármaco no local de ação. Adicionalmente, muitos antifúngicos tópicos não são eficazes, pois o tempo de residência no local de ação é curto e a solubilidade do fármaco nos sistemas é baixa. Uma alternativa muito explorada nos anos recentes é o desenvolvimento de sistemas de liberação de fármacos, e as microemulsões (ME) e os cristais líquidos (CL) mostraram-se promissores, pois podem aumentar o tempo de residência no local de aplicação e a solubilidade de fármacos pouco solúveis em água, como ocorre com o fluconazol (F) e o itraconazol (I). Sistemas nanoestruturados foram desenvolvidos empregando o ácido oleico (AO), álcool cetílico etoxilado 20 OE e propoxilado 5 OP (PROC) e água. Estes sistemas foram caracterizados por microscopia de luz polarizada (MLP), comportamento reológico, análise do perfil de textura (TPA), bioadesão e capacidade de incorporação dos fármacos pelos sistemas. A MLP foi utilizada na caracterização dos sistemas quanto a isotropia e anisotropia, diferenciando as ME dos CL. O comportamento reológico das ME foi Newtoniano e viscoso, e dos CL foi pseudoplástico e elástico e a temperatura não influenciou o comportamento reológico dos sistemas. As propriedades mecânicas das formulações, como dureza, compressibilidade e adesividade, foram avaliadas utilizando um analisador de textura no modo TPA. Os CL de fase hexagonal são os mais bioadesivos. As quantidades incorporadas dos fármacos nos sistemas aumentaram, principalmente comparando-se com... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)

Análise da deposição de filmes finos semicondutores de GaN e GaN e Ga1-xMnxN preparados por sputtering reativo

Thin films of Ga1-xMnxN have great interest in its potential for control of electron spin (spintronics), in most cases this material is synthesized by techniques that have a high degree of control the deposition parameters, such as molecular beam epitaxy (MBE) and deposition of metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD). The sputtering technique is an alternative route to produce such materials. Here we study the film deposition Ga1-xMnxN by reactive sputtering technique and apply enhancements such as a glove box, a residual gas analyzer and temperature control system, in order to growth films epitaxially using an analysis of the preconditions of films analyzed by spectroscopic techniques and microscopic. These procedures helped to improve the technique of deposition by cleaning substrates in an inert environment, and by the analysis of trace gases and heating the substrate holder as explained in the literature. Through the applications and comparisons it can be pointed out that the technique has the advantage of its simplicity and relatively low cost compared to MBE and MOCVD, but produces polycrystalline material

Desenvolvimento e caracterização de sistemas nanoestruturados bioadesivos com óleo de melaleuca (Melaleuca alternifolia) e estudo da ação repelente frente a Aedes aegypti

Doenças como dengue, malária, febre amarela e outras que são transmitidas por culicídeos determinam altas taxas de morbidade e mortalidade principalmente nos países tropicais. Uma alternativa para evitar picadas é o uso de repelentes. O mais utilizado é o repelente de DEET (N, N-dietil-3-m-toluamida), mas há relatos que descrevem casos de toxicidade com o uso de forma incorreta ou uso a longo prazo. Devido a essas desvantagens muitas pessoas preferem usar produtos naturais como repelentes. Estudos têm demonstrado que diferentes óleos essenciais têm atividade repelente, mas a investigação deve ser conduzida de forma a obter formulações que são eficazes na fixação de compostos aromáticos na pele, e aumentar a duração da repelência. Sistemas nanoestruturados para a liberação do princípio ativo, tais como sistemas líquido-cristalinos (SLC), têm vantagens na liberação controlada, uma vez que aumentam a estabilidade e a eficácia. Foram preparados sistemas constituídos por água, óleo de rícino hidrogenado PEG-40 (Eumulgin® HRE 40) como tensoativo e óleo essencial de melaleuca como fase oleosa. Esses sistemas foram analisados por de microscopia de luz polarizada, determinação do comportamento reológico e avaliação de bioadesão. A atividade repelente in vivo das formulações frente ao mosquito Aedes aegypti foi determinada empregando ensaio com humanos, para tanto utilizou-se uma caixa que evitava que os voluntários sofressem picadas. Foi verificada a ação repelente nos tempos 0, 30, 60 e 90 minutos ou até o momento em que não houvesse repelência. Realizou-se um estudo comparativo com um repelente comercial a base de DEET. Os resultados obtidos mostraram a presença de regiões de mesofases líquido-cristalinas do tipo cúbica (F18, F19 e F20) e microemulsão (F17) fixando-se a concentração do tensoativo em 30% e variando... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)

Desenvolvimento de carreadores lipídicos nanoestruturados para administração cutânea de fluconazol

O fluconazol (FLU) é um antifúngico muito utilizado no tratamento de dermatomicoses devido à sua eficácia e segurança. No entanto, este pode apresentar perfil farmacocinético muitas vezes inadequado, promovendo recorrência da doença ou resistência do fungo, apresentando uma série de efeitos colaterais além de alta toxicidade. Por esta razão, há uma busca contínua de novos medicamentos antifúngicos mais potentes, mas, sobretudo, mais seguros que os existentes. Os carreadores lipídicos nanoestruturados (NLCs) são compostos por uma matriz contendo lipídio liquido e sólido, e possui como uma de suas vantagens a alta capacidade de encapsulamento. O objetivo do trabalho foi desenvolver e caracterizar NLCs para administração cutânea de fluconazol. A solubilidade do FLU foi avaliada em ácido oleico (AO) e monoestearato de glicerila (GMS) e observou-se uma maior incorporação de FLU na mistura desses lipídios do que nos compostos isolados. Os NLCs contendo AO, GMS, poloxamer-407, fosfatidilcolina de soja (PC) e FLU foram desenvolvidos empregando o método de homogeneização em alta velocidade de cisalhamento à quente. A caracterização foi realizada por espectroscopia de correlação de fótons e os resultados de diâmetro médio, índice de polidispersidade e potencial zeta foram de 218,63 e 314,1nm, 0,417 e 0,640 e -28,4 e -25,8mV para os NLCs com (NLC_FLU) e sem o FLU (NLC) respectivamente. No estudo de estabilidade, as formulações NLC e NLC_FLU foram armazenados à 8ºC e à temperatura ambiente e os resultados mostraram maior estabilidade durante os seis meses para os NLC_FLU armazenada à 8ºC. A morfologia dos NLCs foi determinada por microscopia eletrônica de varredura de efeito de campo na qual os NLCs apresentaram morfologia esférica e escala nanométrica. Uma metodologia foi validada por espectrofotometria na região do ultravioleta para a determinação da eficiência de encapsulação (EE) do fármaco que foi ...

Preparação e caracterização de filmes finos ferroelétricos nanoestruturados do tipo Pb1-x(Ca,Ba)xTiO3

O rápido crescimento do mercado de dispositivos eletrônicos portáteis, com aplicações em diferentes áreas (telecomunicações, medicina, engenharia), criou uma grande demanda por fontes de potência compactas leves e, sobretudo, de baixo custo. Essa demanda levou ao desenvolvimento de tecnologia de filmes finos nanoestruturados para a obtenção de componentes eletroeletrônicos, por exemplo, memórias de computador. Estes dispositivos são empregados em “notebooks”, circuitos integrados, telefones celulares. O estudo de cristalização de filmes finos ferroelétricos nanoestruturados será feito através da cristalização induzida por rotas convencionais tal como cristalização em forno mufla. A modulação entre os diferentes cátions (Pb, Ca e Ba) para formar o sistema Pb1-x(Ca,Ba)xTiO3 serão analisadas, visando obter filmes com propriedades compatíveis para uso em memórias ferroelétricas. Para isso, os filmes finos serão depositados em substratos adequados controlando-se a homogeneidade química, a microestrutura e a interação filme-substrato

Incorporação do trans-resveratrol em sistemas nanoestruturados: avaliação das ações antioxidante e despigmentante in vitro

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Desenvolvimento e caracterização de sistemas nanoestruturados para administração cutânea de metotrexato

A psoríase é uma doença inflamatória de pele e das articulações, e por acometer um órgão visível como a pele, resulta em transtornos psicológicos relacionados à auto-estima do paciente. Dentre os fármacos empregados no tratamento, destaca-se o metotrexato para uso sistêmico que, embora eficiente, possui a desvantagem de causar efeitos colaterais tóxicos como a hepatotoxicidade e a mielotoxicidade. Para minimizar tais efeitos e aumentar a eficácia do fármaco, o trabalho teve por objetivo desenvolver e caracterizar sistemas nanoestruturados para administração cutânea do metotrexato. Para realizar esse estudo, inicialmente foram preparadas diferentes formulações constituídas por silicone fluido de copolímero glicol (DC® 193), poliéter funcional siloxano (DC® 5329) e água destilada. O metotrexato foi incorporado numa concentração de 1,25% (p/v), com auxílio de solução de hidróxido de sódio 1M, sendo ajustado o pH final da formulação para 7,0 com ácido clorídrico 0,1M. Foram selecionadas algumas regiões do diagrama para serem submetidas a testes de estabilidade, empregando o teste de centrifugação, determinação do pH, condutividade iônica, índice de refração e avaliação das características organolépticas. Foi realizada a análise reológica empregando reômetro, modelo RS-1 (HaakeRheostress). As estruturas das formulações foram analisadas por microscopia de luz polarizada. As amostras com maior concentração de tensoativo apresentaram aspecto transparente, sendo submetidas à análise com microscópio de luz polarizada, onde evidenciou-se estruturas conhecidas como “cruzes de malta”, indicativas de fase lamelar. Foram selecionadas 3 formulações com concentração de 40% de tensoativo, variando-se as proporções de água e óleo, nas quais foram incorporadas o metotrexato... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)

Avaliação do potencial de sistemas nanoestruturados para administração cutânea de dexametasona

Os sistemas nanoestruturados são capazes de aumentar a permeação de um fármaco sem alterar as suas propriedades e direcioná-lo para regiões específicas favorecendo a interação com sistemas biológicos. Algumas formações dos sistemas nanoestruturados cristais líquidos, microemulsões podem permitir a liberação lenta do fármaco o que propicia um efeito mais prolongado da ação deste, aumento da solubilidade e estabilidade de fármacos, capacidade de agir como sistemas reservatórios, diminuição da toxicidade, bem como melhor a biodisponibilidade dos fármacos. A dexametasona (DMA) é um corticóide muito utilizado, mas que possui muitos efeitos colaterais,como eritema,hipertensão arterial,acne,aumento de peso e apetite,entre outros,devido sua capacidade de atravessar o estrato córneo por difusão, assim ele é capaz de alcançar a circulação e causar efeitos colaterais sistêmicos. Para diminuir a ação desses efeitos indesejáveis é preciso controlar a permeação desta classe de fármaco e aumentando a sua retenção cutânea. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de sistemas nanoestruturados estabilizados com álcool cetílico etoxilado e propoxilado(PRO) como tensoativo, ácido oléico (AO) ou óleo mineral (OM) como fases oleosas para a administração cutânea de DMA. Estas fases oleosas foram selecionadas por apresentarem características físico-químicas diferentes, bem como promoveram diferenças estruturais em formulações de estudos anteriores. A caracterização por microscopia de luz polarizada mostrou que a dexametasona pouco interfere na estruturação das formulações. A reologia mostrou que as formulações, com ácido oléico como fase oleosa, AO1 e AO2 são as formulações com melhores condições de aplicação cutânea. Os cristais líquido de fase cúbica, foram os que mais foram capazes de solubilizar DMA, além de apresentarem... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)

Obtenção de compósitos nanoestruturados PSU/nanotubos de carbono pela técnica de eletrofiação

The nanostructured materials over the last decade have been increasing the variety of studies and research applications in many industries. From the understanding and manipulation of nanoscale is possible to obtain high-performance materials. One method, which has been very effective in obtaining of nanostructured composites, is the electrospinning, a technique that uses electrostatic forces to produce fibers from a polymer solution. By understanding and controlling of process conditions, such as solution viscosity, working distance, the velocity of the collector, applied voltage and others conditions, it is possible to obtain fibers in many different morphologies. This work aims to obtain nanostructured composites from polysulfone (PSU) a thermoplastic polymer with high oxidation resistance and good mechanical strength at high temperatures and carbon nanotubes (CNTs) that are excellent reinforcements for polymer materials, their mechanical resistance is greater than that of all known materials; using the electrospinning process via polymer solution. Were used polysulfone solutions, n,n-ndimetil acetamide (PSU / DMAc) and this same solution added of CNTs in order to obtain the nanofibers. In both cases were analyzed the effectiveness of the process from the analysis of fiber diameters, rheological behavior and infrared spectroscopy. The results obtained confirmed the efficiency of the electrospinning process to obtain polymeric fibers

Obtenção e caracterização térmica de compósitos nanoestruturados de resina fenol-furfurílica/CNT

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG