Développement de nouvelles formulations d’antifongiques et évaluation de l’activité sur Candida spp. et Aspergillus spp.

Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse de doctorat avaient pour but de mettre au point des nouvelles formulations d’antifongiques sous forme de nanoparticules polymériques (NP) en vue d’améliorer l’efficacité et la spécificité des traitements antifongiques sur des souches sensibles ou résistantes de Candida spp, d’Aspergillus spp et des souches de Candida albicans formant du biofilm. Dans la première partie de ce travail, nous avons synthétisé et caractérisé un polymère à base de polyester-co-polyéther branché avec du poly(éthylène glycol) (PEG-g-PLA). En plus d’être original et innovant, ce co-polymère a l’avantage d’être non-toxique et de posséder des caractéristiques de libération prolongée. Trois antifongiques couramment utilisés en clinique et présentant une biodisponibilité non optimale ont été choisis, soient deux azolés, le voriconazole (VRZ) et l’itraconazole (ITZ) et un polyène, l’amphotéricine B (AMB). Ces principes actifs (PA), en plus des problèmes d’administration, présentent aussi d’importants problèmes de toxicité. Des NP polymériques encapsulant ces PA ont été préparées par une technique d’émulsion huile-dans-l’eau (H/E) suivie d’évaporation de solvant. Une fois fabriquées, les NP ont été caractérisées et des particules de d’environ 200 nm de diamètre ont été obtenues. Les NP ont été conçues pour avoir une structure coeur/couronne avec un coeur constitué de polymère hydrophobe (PLA) et une couronne hydrophile de PEG. Une faible efficacité de chargement (1,3% m/m) a été obtenue pour la formulation VRZ encapsulé dans des NP (NP/VRZ). Toutefois, la formulation AMB encapsulée dans des NP (NP/AMB) a montré des taux de chargement satisfaisants (25,3% m/m). En effet, le caractère hydrophobe du PLA a assuré une bonne affinité avec les PA hydrophobes, particulièrement l’AMB qui est le plus hydrophobe des agents sélectionnés. Les études de libération contrôlée ont montré un relargage des PA sur plusieurs jours. La formulation NP/AMB a été testée sur un impacteur en cascade, un modèle in vitro de poumon et a permis de démontrer le potentiel de cette formulation à être administrée efficacement par voie pulmonaire. En effet, les résultats sur l’impacteur en cascade ont montré que la majorité de la formulation s’est retrouvée à l’étage de collecte correspondant au niveau bronchique, endroit où se situent majoritairement les infections fongiques pulmonaires. Dans la deuxième partie de ces travaux, nous avons testé les nouvelles formulations d’antifongiques sur des souches planctoniques de Candida spp., d’Aspergillus spp. et des souches de Candida albicans formant du biofilm selon les procédures standardisées du National Committee for Clinical Laboratory Standards (NCCLS). Les souches choisies ont démontré des résistances aux azolés et aux polyènes. Les études d’efficacité in vitro ont permis de prouver hors de tout doute que les nouvelles formulations offrent une efficacité nettement améliorée comparée à l’agent antifongique libre. Pour mettre en lumière si l’amélioration de l’efficacité antifongique était due à une internalisation des NP, nous avons évalué le comportement des NP avec les cellules de champignons. Nous avons procédé à des études qualitatives de microscopie de fluorescence sur des NP marquées avec de la rhodamine (Rh). Tel qu’attendu, les NP ont montré une localisation intracellulaire. Pour exclure la possibilité d’une simple adhésion des NP à la surface des levures, nous avons aussi confirmé leur internalisation en microscopie confocale de fluorescence. Il est important de noter que peu d’études à ce jour ont mis l’accent sur l’élaboration de nouvelles formulations d’antifongiques à base de polymères non toxiques destinées aux traitements des mycoses, donnant ainsi une grande valeur et originalité aux travaux effectués dans cette thèse. Les résultats probants obtenus ouvrent la voie vers une nouvelle approche pour contourner les problèmes de résistances fongiques, un problème de plus en plus important dans le domaine de l’infectiologie.

Biochemical Effects of Anionic, Cationic and Non Ionic Surfactants on a Tropical Teleost Oreochromis Mossambicus(Peters) and a Marine Cyanobacterium Synechocystis Salina Wislouch

The present work is a base line attempt to investigate and assess the toxicities of three surfactants viz. anionic sodium dodecyl sulfate (SDS), non ionic Triton X-1OO (TX-IOO) and cationic cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB). These compounds represent simple members of the often neglected group of aquatic pollutants i.e. the anionic alkyl sulfates, non ionics and the cationics. These compounds are widely used In plastic industry, pesticide/herbicide formulations, detergents, oil spill dispersants, molluscicides etc. The test organisms selected for the present study are the cyanobacterium Synechocystis salina Wislouch representing a primary producer in the marine environment and a fresh water adapted euryhaline teleost Oreochromis mossambicus (peters) at the consumer level of the ecological pyramid. The fish species, though not indigenous to our country, is now found ubiquitously in fresh water systems and estuaries. Also it is highly resistant to pollutants and has been suggested as an indicator of pollution in tropical region .

Contribution of non-volatile and volatile compounds to the umami taste and overall flavour of shiitake mushroom extracts and their application as flavour enhancers in cooked minced meat

Aqueous extracts of dried shiitake mushrooms (Lentinus edodes) were prepared as taste and flavour enhancers for meat formulations. Effects of time and temperature on the chemical and sensory properties of the extracts were examined. Extracts prepared at 70 °C had significantly higher concentrations (p<0.001) of the savoury tasting 5’-ribonucleotides than those prepared at 22 °C but increasing the extraction time from 30 to 360 mins only increased their recovery slightly (p=0.053). In contrast, higher temperature extracts had considerably smaller concentrations of the major volatile compounds, such as lenthionine, 1-octen-3-ol, 1,3-dithiethane and dimethyl disulfide, because of loss through volatilisation. A sensory discrimination test showed that the lower temperature extract was perceived to have less umami taste than the higher temperature extract (p=0.048). Incorporating the 70 °C shiitake extract into minced meat formulations led to significantly higher levels of savoury tasting 5’-ribonucleotides in the cooked meat but no significant difference in umami perception.

On the stability and convergence of the finite section method for integral equation formulations of rough surface scattering

We consider the Dirichlet and Robin boundary value problems for the Helmholtz equation in a non-locally perturbed half-plane, modelling time harmonic acoustic scattering of an incident field by, respectively, sound-soft and impedance infinite rough surfaces.Recently proposed novel boundary integral equation formulations of these problems are discussed. It is usual in practical computations to truncate the infinite rough surface, solving a boundary integral equation on a finite section of the boundary, of length 2A, say. In the case of surfaces of small amplitude and slope we prove the stability and convergence as A→∞ of this approximation procedure. For surfaces of arbitrarily large amplitude and/or surface slope we prove stability and convergence of a modified finite section procedure in which the truncated boundary is ‘flattened’ in finite neighbourhoods of its two endpoints. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.

Bicorrelations and cross-bicorrelations as non-linearity tests and tools for exchange rate forecasting

This paper proposes and implements a new methodology for forecasting time series, based on bicorrelations and cross-bicorrelations. It is shown that the forecasting technique arises as a natural extension of, and as a complement to, existing univariate and multivariate non-linearity tests. The formulations are essentially modified autoregressive or vector autoregressive models respectively, which can be estimated using ordinary least squares. The techniques are applied to a set of high-frequency exchange rate returns, and their out-of-sample forecasting performance is compared to that of other time series models

Observational and energetics constraints on the non-conservation of potential/Conservative Temperature and implications for ocean modelling

This paper seeks to elucidate the fundamental differences between the nonconservation of potential temperature and that of Conservative Temperature, in order to better understand the relative merits of each quantity for use as the heat variable in numerical ocean models. The main result is that potential temperature is found to behave similarly to entropy, in the sense that its nonconservation primarily reflects production/destruction by surface heat and freshwater fluxes; in contrast, the nonconservation of Conservative Temperature is found to reflect primarily the overall compressible work of expansion/contraction. This paper then shows how this can be exploited to constrain the nonconservation of potential temperature and entropy from observed surface heat fluxes, and the nonconservation of Conservative Temperature from published estimates of the mechanical energy budgets of ocean numerical models. Finally, the paper shows how to modify the evolution equation for potential temperature so that it is exactly equivalent to using an exactly conservative evolution equation for Conservative Temperature, as was recently recommended by IOC et al. (2010). This result should in principle allow ocean modellers to test the equivalence between the two formulations, and to indirectly investigate to what extent the budget of derived nonconservative quantities such as buoyancy and entropy can be expected to be accurately represented in ocean models.

Non-inclusion complexes between riboflavin and cyclodextrins

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Filamentous fungi found in Atta sexdens rubropilosa colonies after treatment with different toxic bait formulations

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Partial characterization of the polluting load of swine wastewater treated with an integrated biodigestion system

The stabilization of swine wastewaters from swine confined housing by the combination of a upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor and waste stabilization ponds is a viable alternative to minimize the environmental impact caused by inadequate disposal of swine wastewaters. In the present study, the polluting load of pre-decanted swine wastewater treated with a series of two 0.705 m(3) UASB reactors and then in parallel in aerated and non-aerated stabilization tanks was investigated from January to July, 2000. Physicochemical and microbiological analyses were made adopting standard methods (Standard Methods for Examination of Water and Wastewater, 19th ed., American Public Health Association, Washington, DC, 1995). COD values decreased as the wastewater ran through the integrated biodigestion system dropping from about 3492 +/- 511-4094 mg l(-1) +/- 481 to 124 +/- 52-490 mg l(-1) +/- 230, while nitrate and nitrite levels increased in stabilization tanks, ranging respectively from 4 +/- 0 to 20 mg l(-1) +/- 3 and 3 +/- 1 to 11 mg l(-1) +/- 24. Although the removal of Escherichia coli was more than 97% +/- 6, the effluents of the treatment system still contained unacceptable levels of E. coli (1.6 x 10(3)-1.2 x 10(6) 100 ml(-1)) according to WHO guidelines for use of wastewater in agriculture and aquaculture. These results indicate the necessity of changes on operational characteristics of the treatment system such as an increase of the hydraulic retention time in UASB reactors or in stabilization tanks. (C) 2003 Published by Elsevier Ltd.

A general technique to embed non-uniform discontinuities into standard solid finite elements

A general technique to embed non-uniform displacement discontinuities into standard solid finite elements is presented. The technique is based on the decomposition of the kinematic fields into a component related to the deformation of the solid portion of the element and one related to the rigid-body motion due to a displacement discontinuity. This decomposition simplifies the incorporation of discontinuity interfaces and provides a suitable framework to account for non-uniform discontinuity modes. The present publication addresses two families of finite element formulations: displacement-based and stress hybrid finite element. © 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

CHARACTERIZATION OF LYOPHILIZED LIPOSOMES PRODUCED WITH NON-PURIFIED SOY LECITHIN: A CASE STUDY OF CASEIN HYDROLYSATE MICROENCAPSULATION

A commercial casein hydrolysate was microencapsulated in liposomes produced with non-purified soy lecithin, cryoprotected with two different disaccharides and lyophilized. The encapsulation efficiency of casein hydrolysate ranged from 30 to 40%. The powders were analyzed by differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron micrography (SEM), infrared spectroscopy (FTIR) and wide angle X-ray diffraction (WAXD). DSC data revealed the presence of an exothermal transition in empty lyophilized liposomes, which was ascribed to the presence of a quasicrystalline lamellar phase (intermediary characteristics between the L-beta and L-c phases). The addition of peptides to the liposomal system caused the disappearance of this exothermic phenomenon, as they were located in the polar headgroup portion of the bilayer, causing disorder and preventing the formation of the quasicrystalline phase. Infrared data indicated the presence of the peptides in the lyophilized formulations and showed that the cryoprotectants interacted effectively with the polar heads of phospholipids in the bilayer.

Application of tetra-isopalmitoyl ascorbic acid in cosmetic formulations: Stability studies and in vivo efficacy

Liposoluble vitamin C derivatives, such as tetra-isopalmitoyl ascorbic acid (IPAA), are often used in dermocosmetic products due to their higher stability than vitamin C free form as well as its proposed effects in skin; however, there are no studies analyzing IPAA stability or its in vivo effects when present in dermocosmetic formulations. Thus, this study aimed to evaluate chemical stability and pre-clinical and clinical efficacy of dermocosmetic formulations containing IPAA in skin hydration and microrelief. Chemical stability of the formulations added with 1% IPAA was evaluated by heat stress during 35 days by HPLC. For pre-clinical evaluation, experimental formulations were topically applied on hairless skin mice during 5 days and animal skins were analyzed by non-invasive biophysic techniques (water content of stratum corneum, TEWL, viscoelasticity, and microrelief) and by histopathological studies. For clinical efficacy tests, the formulations were topically applied to the forearm and face of human volunteers, and 3 h and 15 days after applications, the skins were evaluated by the same non-invasive techniques mentioned before. Results showed that formulations containing IPAA had medium stability and had pronounced moisturizing effects on stratum corneum and on viable epidermis. These formulations also improved skin microrelief especially in relation to skin smoothness and roughness. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Characterization of lyophilized liposomes produced with non-purified soy lecithin: a case study of casein hydrolysate microencapsulation

A commercial casein hydrolysate was microencapsulated in liposomes produced with non-purified soy lecithin, cryoprotected with two different disaccharides and lyophilized. The encapsulation efficiency of casein hydrolysate ranged from 30 to 40%. The powders were analyzed by differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron micrography (SEM), infrared spectroscopy (FTIR) and wide angle X-ray diffraction (WAXD). DSC data revealed the presence of an exothermal transition in empty lyophilized liposomes, which was ascribed to the presence of a quasicrystalline lamellar phase (intermediary characteristics between the Lβ and Lc phases). The addition of peptides to the liposomal system caused the disappearance of this exothermic phenomenon, as they were located in the polar headgroup portion of the bilayer, causing disorder and preventing the formation of the quasicrystalline phase. Infrared data indicated the presence of the peptides in the lyophilized formulations and showed that the cryoprotectants interacted effectively with the polar heads of phospholipids in the bilayer.

Development and in vitro testing of liposomal gadolinium-formulations for neutron capture therapy of glioblastoma multiforme

For the improvement of current neutron capture therapy, several liposomal formulations of neutron capture agent gadolinium were developed and tested in a glioma cell model. Formulations were analyzed regarding physicochemical and biological parameters, such as size, zeta potential, uptake into cancer cells and performance under neutron irradiation. The neutron and photon dose derived from intracellular as well as extracellular Gd was calculated via Monte Carlo simulations and set in correlation with the reduction of cell survival after irradiation. To investigate the suitability of Gd as a radiosensitizer for photon radiation, cells were also irradiated with synchrotron radiation in addition to clinically used photons generated by linear accelerator.rnIrradiation with neutrons led to significantly lower survival for Gd-liposome-treated F98 and LN229 cells, compared to irradiated control cells and cells treated with non-liposomal Gd-DTPA. Correlation between Gd-content and -dose and respective cell survival displayed proportional relationship for most of the applied formulations. Photon irradiation experiments showed the proof-of-principle for the radiosensitizer approach, although the photon spectra currently used have to be optimized for higher efficiency of the radiosensitizer. In conclusion, the newly developed Gd-liposomes show great potential for the improvement of radiation treatment options for highly malignant glioblastoma.rn

Amphotericin B nano-formulations : development, characterisation and suitability for oral administration

In der Form von Nanokapseln (AmB-HST), Nanoemulsion beziehungsweise multilamellaren Vesikeln (MLV) wurden drei Amphotericin-B-Formulierungen für die orale Applikation entwickelt, charakterisiert und verglichen. Die neuartige homogene Nanokapsel-Formulierung des hydrophoben Polyen-Antimykotikums Amphotericin B wurde in Analogie zu einem für Simvastatin und andere Arzneistoffe etablierten Prozess aus der Reinsubstanz, Lezithin und Gelatine mit Hilfe des HST-Verfahrens hergestellt. Photometrische Untersuchungen zeigten, dass das Endprodukt aus Monomeren aufgebaut ist. Mittels Mikroskopie ließen sich die Aggregate vor der Umhüllung mit Lezithin und Gelatine im Ausgangsmaterial als individuelle kugelförmige Arzneistoffpartikel darstellen. Strukturuntersuchungen mit dynamischer licht streuung (DLS) zeigten eine enge Größenverteilung der verkapselten Partikel von ca. 1 µm. Die Struktur der Hülle der HST-Partikel wurde erstmalig mit Neutronenstreuung unter Verwendung der Deuterium-basierten Lösungsmittel kontrastmethode aufgeklärt. Durch die teilweise Kontrastmaskierung des Partikelkerns bei der Neutronenstreuung konnte die Lezithin-Gelatine-Hülle als eine dünne, 5,64 ± 0.18 nm dicke Schicht aufgelöst werden, welche der biologischen Lipidmembran ähnlich, im Vergleich aber geringfügig größer ist. Dieses Resultat eröffnet Wege für die Optimierung der Formulierung von pharmazeutischen Nanopartikeln, z.B. durch Oberflächenmodifizierungen. Weitere Untersuchungen mittels Kleinwinkelneutronenstreuung unter Verwendung der D-Kontrastvariation deuten darauf hin, dass die Komponenten der Nanokapseln nicht den gleichen Masseschwerpunkt haben, sondern asymmetrisch aufgebaut sind und dass die stärker streuenden Domänen weiter außen liegen. Die Partikel sind im Vergleich zu Liposomen dichter. In-Vitro Freisetzungsstudien belegen das Solubilisierungsvermögen des HST-Systems, wonach die Freisetzung des Arzneistoffes aus der Formulierung zu allen gemessenen Zeitpunkten höher als diejenige der Reinsubstanz war. rnDie Nanoemulsion-Formulierung von Amphotericin B wurde mit einem Öl und Tensid system, jedoch mit unterschiedlichen Co-Solvenzien, erfolgreich entwickelt. Gemäß der Bestimmung der Löslichkeit in verschiedenen Hilfsstoffen erwies sich der Arzneistoff Amphotericin B als nicht-lipophil, gleichzeitig aber auch als nicht-hydrophil. Die zur Ermittlung der für die Emulsionsbildung notwendigen Hilfstoffkonzentrationen erstellten ternären Diagramme veranschaulichten, dass hohe Öl- und Tensidgehalte zu keiner Emulsionsbildung führten. Dementsprechend betrug der höchste Ölgehalt 10%. Die Tröpfchengröße wuchs mit zunehmender Tensidkonzentration, wobei die Co-Solventmenge der Propylenglykol-haltigen Nanoemulsion indirekt verringert wurde. Für die Transcutol®P-haltige Nanoemulsion hingegen wurde das Gegenteil beobachtet, nämlich eine Abnahme der Tröpfchengröße bei steigenden Tensidkonzentrationen. Durch den Einschluss des Arzneistoffes wurde nicht die Viskosität der Formulierung, sondern die Tröpfchengröße beeinflusst. Der Wirkstoffeinschluss führte zu höheren Tröpfchengrößen. Mit zunehmender Propylenglykolkonzentration wurde der Wirkstoffgehalt erhöht, mit zunehmender Transcutol®P-Konzentration dagegen vermindert. UV/VIS-spektroskopische Analysen deuten darauf hin, dass in beiden Formulierungen Amphotericin B als Monomer vorliegt. Allerdings erwiesen sich die Formulierungen Caco-2-Zellen und humanen roten Blutkörperchen gegenüber als toxisch. Da die Kontrollproben eine höhere Toxizität als die wirkstoffhaltigen Formulierungen zeigten, ist die Toxizität nicht nur auf Amphotericin, sondern auch auf die Hilfsstoffe zurückzuführen. Die solubilisierte Wirkstoffmenge ist in beiden Formulierungen nicht ausreichend im Hinblick auf die eingesetzte Menge an Hilfsstoff nach WHO-Kriterien. Gemäß diesen Untersuchungen erscheinen die Emulsions-Formulierungen für die orale Gabe nicht geeignet. Dennoch sind Tierstudien notwendig, um den Effekt bei Tieren sowie die systemisch verfügbare Wirkstoffmenge zu ermitteln. Dies wird bestandskräftige Schlussfolgerungen bezüglich der Formulierung und Aussagen über mögliche Perspektiven erlauben. Nichtsdestotrotz sind die Präkonzentrate sehr stabil und können bei Raumtemperatur gelagert werden.rnDie multilamellar-vesikulären Formulierungen von Amphotericin B mit ungesättigten und gesättigten neutralen Phospholipiden und Cholesterin wurden erfolgreich entwickelt und enthielten nicht nur Vesikel, sondern auch zusätzliche Strukturen bei zunehmender Cholesterinkonzentration. Mittels Partikelgrößenanalyse wurden bei den Formulierungen mit gesättigten Lipiden Mikropartikel detektiert, was abhängig von der Alkylkettenlänge war. Mit dem ungesättigten Lipid (DOPC) konnten hingegen Nanopartikel mit hinreichender Verkapselung und Partikelgrößenverteilung gebildet werden. Die Ergebnisse der thermischen und FTIR-spektroskopischen Analyse, welche den Einfluss des Arzneistoffes ausschließen ließen, liefern den Nachweis für die mögliche, bereits in der Literatur beschriebene Einlagerung des Wirkstoffs in lipid- und/oder cholesterinreiche Membranen. Mit Hilfe eines linearen Saccharosedichtegradienten konnte die Formulierung in Vesikel und Wirkstoff-Lipid-Komplexe nach bimodaler Verteilung aufgetrennt werden, wobei der Arzneistoff stärker mit den Komplexen als mit den Vesikeln assoziiert ist. Bei den Kleinwinkelneutronenstreu-Experimenten wurde die Methode der Kontrastvariation mit Erfolg angewendet. Dabei konnte gezeigt werden, dass Cholesterol in situ einen Komplex mit Amphotericin B bildet. Diesen Sachverhalt legt unter anderem die beobachtete Differenz in der äquivalenten Streulängendichte der Wirkstoff-Lipid- und Wirkstoff-Lipid-Cholesterin-haltigen kleinen unilamellaren Vesikeln nahe. Das Vorkommen von Bragg-Peaks im Streuprofil weist auf Domänen hin und systematische Untersuchungen zeigten, dass die Anzahl der Domänen mit steigendem Cholesteringehalt zunimmt, ab einem bestimmten Grenzwert jedoch wieder abnimmt. Die Domänen treten vor allem nahe der Außenfläche der Modellmembran auf und bestätigen, dass der Wirkstoff in den Cholesterinreichen Membranen vertikal eingelagert ist. Die Formulierung war sowohl Caco-2-Zellen als auch humanen roten Blutkörperchen gegenüber nicht toxisch und erwies sich unter Berücksichtigung der Aufnahme in Caco-2-Zellen als vielversprechend für die orale Applikation. Die Formulierung zeigt sich somit aussichtsreich und könnte in Tabletten weiterverarbeitet werden. Ein Filmüberzug würde den Wirkstoff gegen die saure Umgebung im Magen schützen. Für die Bestimmung der systemischen Verfügbarkeit der Formulierung sind Tierstudien notwendig. Die entwickelten multilamellaren Formulierungen einschließlich der Wirkstoff-Cholesterin-Komplexe bieten somit gute Aussichten auf die mögliche medizinische Anwendung. rnrn