Nanoemulsões catiônicas como sistemas de liberação de oligonucleotídeos : formulação e caracterização físico-química

Nanoemulsões catiônicas têm sido recentemente consideradas como potenciais sistemas de liberação de oligonucleotídeos. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a influência da adição de quantidades crescentes dos lipídeos catiônicos estearilamina (EA), oleilamina (OA) ou DOTAP (DT) sobre propriedades físico-químicas de nanoemulsões como sistemas de liberação de um oligonucleotídeo modelo (pdT16). As formulações foram preparadas pelo procedimento de emulsificação espontânea. As nanoemulsões constituídas de triglicerídeos de cadeia média, lecitina de gema de ovo, glicerol, quantidades crescentes dos lipídeos catiônicos (até 20 mM) e água foram caracterizadas em termos de diâmetro médio, pH, potencial zeta e viscosidade. Baseado nos resultados obtidos, as formulações contendo EA, OA e DT na concentração de 2 mM foram selecionadas para a continuidade do trabalho, uma vez que apresentam diâmetro de gotícula e potencial zeta de cerca de 250 nm e 40-50 mV, respectivamente. A taxa de associação do pdT16 às nanoemulsões foi determinada, indiretamente, pelo doseamento deste, na fase aquosa externa após separação em membranas de ultrafiltração/centrifugação, por meio de espectrofotometria no UV. A maior taxa de associação do pdT16 foi detectada para a formulação contendo o lipídeo catiônico DT (até ~70 mg/g de fase interna). Evidências adicionais da associação do pdT16 com as nanoemulsões foram detectadas pelo aumento do diâmetro de gotícula, inversão do potencial zeta e morfologia das gotículas. Em uma última etapa, um estudo preliminar da liberação do pdT16 foi realizado especialmente para a formulação contendo o lipídeo catiônico DT. O fator de diluição e relação de cargas [+/-] foram identificados como os principais parâmetros que influenciam a liberação do pdT16 a partir das nanoemulsões. Em conclusão, o conjunto dos resultados obtidos demonstra a influência da concentração e da natureza do lipídeo catiônico empregado sobre as propriedades físico-químicas de nanoemulsões catiônicas como sistemas de liberação de oligonucleotídeos.

Desenvolvimento de nanosistemas farmacêuticos para terapia gênica

Gene therapy is one of the major challenges of the post-genomic research and it is based on the transfer of genetic material into a cell, tissue or organ in order to cure or improve the patient s clinical status. In general, gene therapy consists in the insertion of functional genes aiming substitute, complement or inhibit defective genes. The achievement of a foreigner DNA expression into a population of cells requires its transfer to the target. Therefore, a key issue is to create systems, vectors, able to transfer and protect the DNA until it reaches the target. The disadvantages related to the use of viral vectors have encouraged efforts to develop emulsions as non-viral vectors. In fact, they are easy to produce, present suitable stability and enable transfection. The aim of this work was to evaluate two different non-viral vectors, cationic liposomes and nanoemulsions, and the possibility of their use in gene therapy. For the two systems, cationic lipids and helper lipids were used. Nanoemulsions were prepared using sonication method and were composed of Captex® 355; Tween® 80; Spam® 80; cationic lipid, Stearylamine (SA) or 1,2-dioleoyl-3-trimethylammoniumpropane (DOTAP) and water (Milli-Q®). These systems were characterized by average droplet size, Polidispersion Index (PI) and Zeta Potential. The stability of the systems; as well as the DNA compaction capacity; their cytotoxicity and the cytotoxicity of the isolated components; and their transfection capacity; were also evaluated. Liposomes were made by hydration film method and were composed of DOTAP; 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine (DOPE), containing or not Rhodaminephosphatidylethanolamine (PE- Rhodamine) and the conjugate Hyaluronic Acid DOPE (HA-DOPE). These systems were also characterized as nanoemulsions. Stability of the systems and the influence of time, size of plasmid and presence or absence of endotoxin in the formation of lipoplexes were also analyzed. Besides, the ophthalmic biodistribution of PE-Rhodamine containing liposomes was studied after intravitreal injection. The obtained results show that these systems are promising non-viral vector for further utilization in gene therapy and that this field seems to be very important in the clinical practice in this century. However, from the possibility to the practice, there is still a long way

Desenvolvimento de nanosistemas farmacêuticos para terapia gênica

Gene therapy is one of the major challenges of the post-genomic research and it is based on the transfer of genetic material into a cell, tissue or organ in order to cure or improve the patient s clinical status. In general, gene therapy consists in the insertion of functional genes aiming substitute, complement or inhibit defective genes. The achievement of a foreigner DNA expression into a population of cells requires its transfer to the target. Therefore, a key issue is to create systems, vectors, able to transfer and protect the DNA until it reaches the target. The disadvantages related to the use of viral vectors have encouraged efforts to develop emulsions as non-viral vectors. In fact, they are easy to produce, present suitable stability and enable transfection. The aim of this work was to evaluate two different non-viral vectors, cationic liposomes and nanoemulsions, and the possibility of their use in gene therapy. For the two systems, cationic lipids and helper lipids were used. Nanoemulsions were prepared using sonication method and were composed of Captex® 355; Tween® 80; Spam® 80; cationic lipid, Stearylamine (SA) or 1,2-dioleoyl-3-trimethylammoniumpropane (DOTAP) and water (Milli-Q®). These systems were characterized by average droplet size, Polidispersion Index (PI) and Zeta Potential. The stability of the systems; as well as the DNA compaction capacity; their cytotoxicity and the cytotoxicity of the isolated components; and their transfection capacity; were also evaluated. Liposomes were made by hydration film method and were composed of DOTAP; 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine (DOPE), containing or not Rhodaminephosphatidylethanolamine (PE- Rhodamine) and the conjugate Hyaluronic Acid DOPE (HA-DOPE). These systems were also characterized as nanoemulsions. Stability of the systems and the influence of time, size of plasmid and presence or absence of endotoxin in the formation of lipoplexes were also analyzed. Besides, the ophthalmic biodistribution of PE-Rhodamine containing liposomes was studied after intravitreal injection. The obtained results show that these systems are promising non-viral vector for further utilization in gene therapy and that this field seems to be very important in the clinical practice in this century. However, from the possibility to the practice, there is still a long way

Efeitos da associação entre dieta hiperlipídica e ovariectomia sobre aspectos comportamentais, lipídeos séricos e o desenvolvimento corporal de ratas adultas

O aumento da longevidade evidenciou nas mulheres os efeitos deletérios da deficiência ovariana como, a obesidade central e as doenças neurodegenerativas. Os hábitos alimentares modernos favorecem o consumo excessivo de gorduras, que contribuem para efeitos adversos sobre a saúde, incluindo alteração da composição corporal e da função nervosa. Assim, objetivamos estudar como a dieta hiperlipídica (DH), contendo óleo de soja, associada à perda da função gonadal influenciam o comportamento e o desenvolvimento corporal de ratas adultas. Ratas Wistar adultas foram ovariectomizadas (OVX) ou pseudo-operadas (C) e após 7d passaram a receber dieta contendo 4%(normo) ou 19%(hiperlípidica) de óleo de soja: C4 (n=29), OVX4 (n=30), C19 (n=30), OVX19 (n=30). Foram avaliados a massa e o comprimento corporais e a ingestão alimentar, e aspectos comportamentais de ansiedade, através de teste no Labirinto em Cruz Elevado (LCE); de busca pela novidade, por testes no Campo Vazado (CV); e aprendizagem/memória avaliada no labirinto aquático radial de 8 braços (LAROB). Ao final dos testes, os animais foram anestesiados, exsanguinados e o tecido adiposo intra-abdominal foi coletado e pesado. O soro foi utilizado para dosagens de triglicerídeo (TG), VLDL-c, colesterol (COL), HDL-c e estradiol. A ingestão alimentar média e o comprimento corporal não diferiram entre os grupos, mas o grupo OVX19 mostrou ganho significativo (13,6%) de massa corporal mais precocemente que os demais. O mesmo padrão foi observado quanto à massa de tecido adiposo, que foi 86% maior no OVX19. Os TG, VLDL e COL aumentaram cerca de 28% no OVX19, porém sem alteração de HDL-c (33,762,2 mg/dl). A DH e a ovariectomia se mostraram ansiogênicos e quando associados, a DH parece reverter o efeito ansiogênico da castração. Padrão similar de resposta foi observado na resposta ao teste de busca por novidade. No teste de aprendizagem/memória o OVX4 apresentou maior tempo de latência no primeiro dia, e todos responderam de forma semelhante nos demais dias. Conclui-se que a deficiência de estradiol acompanhada da ingestão de dieta hiperlipídica mantém o desempenho cognitivo, o comportamento emocional e a motivação, embora prejudique a adiposidade e o metabolismo lipídico.

Inibição da angiogénese em tumores sólidos: aplicação dos lipossomas catiónicos

Este trabalho pretende abordar a aplicabilidade dos lipossomas catiónicos como veículos de terapia anti-angiogénica, bem como verificar o seu efeito em diversos tipos de cancro. O termo angiogénese define-se como o processo de formação de novos vasos a partir de uma vasculatura pré-existente. Este processo é regulado por várias vias de transdução de sinal que envolvem múltiplos fatores como, por exemplo, o VEGF, o mais potente indutor angiogénico conhecido. A angiogénese é essencial para o crescimento tumoral, pois permite um maior aporte de nutrientes e oxigénio para as células hipóxicas do interior do tumor, que se traduz num aumento da proliferação celular. Nos últimos anos, surgiu um grande interesse na capacidade dos lipossomas catiónicos em reconhecer seletivamente as células endoteliais da vasculatura tumoral. A modificação dos constituintes dos lipossomas catiónicos, como por exemplo a inclusão de polietilenoglicol, permite ultrapassar as principais desvantagens da utilização deste tipo de formulações, como a toxicidade e a rápida eliminação do organismo. A utilização de lipossomas catiónicos na veiculação de terapia anti-angiogénica permite uma maior acumulação dos fármacos nas células-alvo, não só aumentando a eficácia terapêutica como reduzindo a toxicidade associada. Esta estratégia poderá revelar-se um enorme passo na terapia contra o cancro, não só na inibição da progressão tumoral como também, em combinação com a quimioterapia convencional, no aumento das taxas de cura.

Desarrollo y validación de un método de extracción en fase sólida para la determinación de plaguicidas catiónicos (cuats) en alimentos

Tesis (Maestría en Ciencias con Orientación Terminal en Química Biomédica) U.A.N.L., 2006.

Lipídios catiônicos anfifílicos, como neutralizadores da carga elétrica do DNA para transfecção in vitro de células eucarióticas.

A transfecção gênica tem sido eficientemente realizada a partir de diferentes formulações de lipídios catiônicos e neutros. Este trabalho teve como objetivo verificar a viabilidade de uma teoria que propõem utilizar moléculas anfifílicas como neutralizadoras da carga do DNA para a transfecção gênica in vitro. Foram realizadas transfecções utilizando o surfactante brometo de dodeciltrimetil amônio (DOTAB) ou o lipídio catiônico brometo de dimetildioctadecil amônio (DDAB) com o pCH110 (plasmídeo que expressa a enzima β-galactosidase) nas formas linear e circular. Em paralelo, foram realizadas transfecções com Lipofectamine (lipossomo formado por DOSPA e DOPE) com o mesmo plasmídeo. O DDAB, que é mais hidrofóbico, apresentou-se mais eficiente e menos tóxico que o DOTAB. O DDAB transfectou com semelhante eficiência o pCH110 circular e linear em células de linhagem VERO, diferente de Lipofectamine que não transfectou o pCH110 linear na quantidade utilizada para o circular. Foi necessário utilizar Lipofectamine em um volume cinco vezes superior para formar o complexo com o DNA linear em relação ao plasmídeo circular. Através da eletroforese em gel de agarose, verificou-se que o DDAB não alterou a estrutura dos plasmídeos linear e circular na proporção em que foram utilizados para transfectar. Na Microscopia de Força Atômica, verificou-se diferentes estruturas formadas entre o DDAB e o plasmídeo circular, onde predominaram esferas de 50-100 nm, sendo possivelmente DNA na forma toroidal. Embora não tenha sido identificado o mecanismo de transfecção, este sistema mostrou-se simples, econômico e eficiente para transfectar células de linhagem, utilizando-se tanto plasmídeo linear como circular.

Hidrogenação catalítica de olefinas e dienos a partir de complexos catiônicos de ródio no sistema de fases formado por N-heptano/PEO 3350 + metanol

Este trabalho descreve a utilização do sistema n-heptano / PEO 3350 + metanol na hidrogenação catalítica de olefinas e dienos por complexos de ródio. Nos primeiros estudos na hidrogenação do 1-hexeno sob fluxo, temperatura ambiente e com o complexo [(η5-Cp*)2Rh2(μ2- Cl)3]PF6, observaram-se problemas difusionais de hidrogênio no meio reacional, os quais foram resolvidos com modificações na geometria do reator e difusor de hidrogênio. Sob condição de fluxo otimizada e temperatura ambiente, observou-se um efeito na reatividade das olefinas relacionado ao tamanho da cadeia carbônica, na seguinte ordem: 1-hexeno > 1-octeno >> 1- deceno, o qual pode ser expresso, tomando a reatividade do 1-hexeno como padrão, como (1:0,3:0,03). Todas as reações (23 corridas) foram realizadas utilizando a mesma fase catalítica polar (PEO 3350 + MeOH + complexo de ródio), mostrando que o sistema é muito efetivo para catálise homogênea. Por outro lado, os dienos não foram hidrogenados sob condição de fluxo, requerendo altas pressões de hidrogênio (> 20 bar), tipicamente 40 bar. Sob as condições otimizadas (40 bar de H2 e temperatura ambiente), foi obtida uma FR da ordem de 5000 h-1. Durante os estudos da hidrogenação dos dienos, foi observado um aumento na atividade catalítica ao longo das reciclagens. Também foi verificado que a atividade catalítica aumentava quando a cor da solução passava de laranja para marrom, bege e incolor. Com o objetivo de isolar algum complexo de ródio de alguma dessas etapas (cores), foram realizados experimentos sob condições típicas de pressão de H2 (40 bar) e tempo (2 horas) sem substrato, com e sem PEO. Em ambos os casos, após 7 reciclagens a cor final da solução foi marrom. Assim, o substrato parece ser essencial para a coloração final da solução reacional, a qual é a forma mais ativa do catalisador. Nos experimentos realizados sem PEO foi possível isolar o complexo catiônico de ródio [(η5- Cp*)Rh(MeOH)3](PF6)2, o qual foi caracterizado por IV, 1H-RMN, C, H, N e UV / vis. Esse complexo também foi formado na presença de PEO. (Continua). Considerando os altos valores de FR, alguns testes cinéticos (perfil de consumo de substrato, envenenamento por CS2 e reatividade frente ao benzeno), espalhamento de luz e microscopia eletrônica de transmissão foram realizados a fim de elucidar a natureza física do catalisador como molecular ou coloidal. Todos os testes evidenciaram um processo catalítico molecular.

Efeito da ingestão crônica de cafeína na atividade de enzimas antioxidantres, peroxidação de lipídeos e na produção de radicais livres em diferentes regiões do sistema nervoso central de ratos adultos

Estresse oxidativo é um desequilíbrio entre a geração de radicais livres e a capacidade de defesa do sistema antioxidante endógeno. Sabe-se também que o acúmulo extracelular de aminoácidos excitatórios leva a uma exacerbada estimulação de seus receptores, provocando insultos oxidativos no cérebro e pode levar a uma série de eventos que podem ser os causadores de diversas patologias como isquemia e doenças neurodegenerativas. A adenosina, ao ligar-se aos seus receptores, age como neuromoduladora da liberação desses neurotransmissores, protegendo as células contra o estresse oxidativo. Alem disso, sabe-se que a ativação de receptores de adenosina promove um aumento da atividade de enzimas antioxidantes. A Cafeína tem sua principal ação farmacológica através do antagonismo não seletivo dos receptores de adenosina, causando o bloqueio dos mesmos, e neste caso leva ao acúmulo de neurotransmissores no meio extracelular. Entretanto em altas concentrações, ela pode, por si só, ter ação antioxidante, “seqüestrando” radicais livres e, desta maneira, protegendo a célula do dano oxidativo. Por outro lado, alguns estudos demonstram que ela também pode ter ação pró-oxidante, quando em presença de altas concentrações de íons cobre e pode ter ação pró-apoptótica, via ativação da caspase 3. O objetivo deste trabalho foi a caracterização do efeito da ingestão crônica de cafeína (1g/L) por 7dias, sobre a atividade de enzimas de defesa antioxidantes (CAT, GSH-Px, SOD) em homogenato de hipocampo, cerebelo e estriado de ratos Wistar adultos. Nós também medimos a produção de radicais livres e a peroxidação de lipídeos Os resultados obtidos demonstraram que cafeína, administrada cronicamente, causa um aumento na peroxidação dos lipídeos de membranas e uma diminuição nas atividades das enzimas antioxidantes SOD e GSH-Px, nas três estruturas analisadas quando comparadas ao controle, porém não foi observada alteração na atividade da catalase. Além disso, não encontramos alteração nos níveis de produção de radicais livres. Portanto, embora alguns trabalhos demonstrem que a ingestão crônica de cafeína pode ter uma ação neuroprotetora, em nosso trabalho nós demonstramos que cafeína pode potencialmente provocar dano celular em estruturas cerebrais através da diminuição das enzimas antioxidantes. Provavelmente, esse efeito seja devido a uma diminuição da expressão e/ou número de receptores de adenosina (A1 ou A2) ou a cafeína está agindo somente como antagonista competitivo, bloqueando a ação da adenosina endógena. Outros experimentos são necessários para comprovar esta hipótese.

Efeitos de diferentes dietas sobre o metabolismo de lipídeos e de carboidratos em ratas normonutridas e desnutridas

A hipótese do fenótipo econômico propõe que a associação epidemiológica entre a restrição de crescimento intra-uterino e subseqüente desenvolvimento de Diabete Mellitus Tipo II (DM II) e a Síndrome Plurimetabólica resultam dos efeitos da má nutrição durante períodos críticos do crescimento e do desenvolvimento, que produz mudanças permanentes no metabolismo da glicose. Estas mudanças incluem capacidade reduzida para a secreção de insulina e resistência a insulina que, combinada com os efeitos da obesidade, do envelhecimento e da inatividade física, são fatores muito importantes no desenvolvimento do DM II. As ratas foram divididas em cinco grupos. Dois grupos receberam durante a gestação as seguintes dietas: grupo desnutrido e normonutrido: 7% e 25% de proteína e 10% de lipídio (óleo de soja), respectivamente. Após o nascimento as ratas continuaram com a dieta ofertada às mães até os 4 meses de idade. Grupo hipoprotéico e normoprotéico hiperlipídicos: 7% e 25% de proteína e 15% de lipídio (óleo de soja) durante a gestação e a lactação. Após o período lactacional as ratas dos grupos hiperlipídicos foram submetidas a uma dieta contendo 25% de proteína e 42% de lipídio (40 de banha de porco + 2% óleo de soja) até aos 8 meses de idade. O grupo que foi submetido a dieta comercial recebeu esta dieta durante a gestação e o período pós-natal. O objetivo do presente trabalho foi avaliar: I. Massa corporal; II. Relação tecido adiposo visceral/100 g massa corporal; III. Glicemia; IV. Concentração hepática de triglicerídeos; V. Captação de 2-deoxiglicose em fatias de músculo sóleo; VI. Teste de Sensibilidade à Insulina (TSI); VII. Teste de Tolerância à Glicose (TTG). Verificamos no presente trabalho que no grupo desnutrido: (i) a massa corporal foi menor em todas as idades avaliadas; (ii) a captação de 2-deoxiglicose em fatias de músculo foi 29,8% maior; (iii) no TTG a glicemia foi menor aos 30, 60 e 120 minutos após a injeção i.p. de glicose; (iiii) no TSI a glicemia foi menor aos 30 e 60 minutos após a injeção i.p. de insulina em relação ao grupo normonutrido. Verificamos, também, no presente trabalho que no grupo hipoprotéico hiperlipídico: (i) a relação do tecido adiposo total e visceral/100 g massa corporal foi maior nas duas idades estudadas; (ii) a captação de 2-deoxiglicose em fatias de músculo apresentou uma redução de 15,35%; (iii) a concentração plasmática de glicose foi 11,8% maior; (iiii) no TTG a glicemia foi maior, aos 30 e 60 minutos, após a injeção i.p. de glicose; (iiiii) a concentração hepática de triglicerídeos foi maior em relação ao grupo que foi submetido à dieta comercial Prévios estudos mostram que o insulto provocado pela restrição protéica durante o período fetal e lactacional aumenta a ação da insulina apesar de sua prejudicada secreção, mantendo assim uma tolerância normal à glicose. Mas, a ingestão de uma dieta hiperlipídica leva a um modesto prejuízo na ação periférica da insulina sem afetar a tolerância à glicose, em conseqüência da aumentada secreção de insulina. No entanto, a exposição crônica das duas intervenções dietéticas resulta em uma interação sinérgica, levando a um importante prejuízo na ação periférica da insulina em combinação com prejudicada resposta secretora de insulina, resultando em intolerância à glicose. Com estes resultados pode-se inferir que o genótipo econômico, a desnutrição durante a gestação e a lactação, uma dieta hiperlipídica e o estilo de vida sedentário são fatores que contribuem para o desenvolvimento da obesidade e conseqüentemente da resistência à insulina e do DM II.

Flotação por ar dissolvido para os minerais quartzo e feldspato utilizando coletores catiônicos

The pegmatite rocks in Rio Grande do Norte are responsible for much of the production of industrial minerals like quartz and feldspar. Quartz and feldspar are minerals from pegmatite which may occur in pockets with metric to centimetric dimensions or as millimetric to sub millimetric intergrowths. The correct physical liberation of the mineral of interest, in case of intergrowths, requires an appropriate particle size, acquired by size reduction operations. The method for treating mineral which has a high efficiency fines particles recovery is flotation. The main purpose of the present study is to evaluate the recovery of quartz and potassium feldspar using cationic diamine and quaternary ammonium salt as collectors by means of dissolved air flotation DAF. The tests were performed based on a central composite design 24, by which the influence of process variables was statistically verified: concentration of the quaternary ammonium salt and diamine collectors, pH and conditioning time. The efficiency of flotation was calculated from the removal of turbidity of the solution. Results of maximum flotation efficiency (60%) were found in the level curves, plotted in conditions of low concentrations of collectors (1,0 x 10-5 mol.L-1). These high flotation efficiencies were obtained when operating at pH 4 to 8 with conditioning time ranging from 3 to 5 minutes. Thus, the results showed that the process variables have played important roles in the dissolved air flotation process concerning the flotability of the minerals.

Avaliação do comportamento de argila ativada na presença de água destilada, soluções salinas e inibidores de hidratação catiônicos

The clay swelling is today one of the major problems during the well drilling. Nearly 50% of clays that constitute shale expand easily in the presence of water molecules. During the drilling of a geological formation containing swelling clays, when is feasible the use of water base fluids, it is necessary to apply clay inhibitors. This avoids the incorporation of the cutting to the drilling fluid which is responsible for the wall swelling and crumbling. The aim of this work was to evaluate the synergistic behavior that occurs when swelling clay inhibitors are associated to NaCl and KCl salts. Three swelling clay inhibitors samples, INIB A, INIB B and INIB C, were analyzed. Each inhibitor was characterized by the amount of chlorides and active matter content. For the water-clay interaction evaluation in the presence of various fluids, it was used the Capillary Suction Timer (CST, Fann) and Linear Swell Meter (LSM 2000, Fann). For better interpretation of results, a Design of Experiments (DOE, Umetrics MODDE 7.0 TM) through Result Surface Methodology (RSM) was employed, taking into account the type, the swelling inhibitors concentration and the contact time with the clay. The results showed different efficiencies among the inhibitors employed, and the salt-inhibitors mixtures were more efficient than those products alone. However, for field operation, other parameters should be taking into account, as operational cost, environmental requests and time of application for each product

Estudo de genes relacionados ao metabolismo de lipídeos como candidatos à precocidade sexual em bovinos da raça Nelore

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Influência de diferentes suplementos na maturação oocitária sobre o acúmulo de lipídeos citoplasmáticos em oócitos e embriões bovinos cultivados in vitro

Pós-graduação em Medicina Veterinária - FCAV