Presence of starch enhances in vitro biodegradation and biocompatibility of a gentamicin delivery formulation

The effect of α-amylase degradation on the release of gentamicin from starch-conjugated chitosan microparticles was investigated up to 60 days. Scanning electron microscopic observations showed an increase in the porosity and surface roughness of the microparticles as well as reduced diameters. This was confirmed by 67% weight loss of the microparticles in the presence of α-amylase. Over time, a highly porous matrix was obtained leading to increased permeability and increased water uptake with possible diffusion of gentamicin. Indeed, a faster release of gentamicin was observed with α-amylase. Starch-conjugated chitosan particles are non-toxic and highly biocompatible for an osteoblast (SaOs-2) and fibroblast (L929) cell line as well as adipose-derived stem cells. When differently produced starch-conjugated chitosan particles were tested, their cytotoxic effect on SaOs-2 cells was found to be dependent on the crosslinking agent and on the amount of starch used.

In vitro digestion and stability assessment of b-lactoglobulin/riboflavin nanostructures

B-Lactoglobulin (b-Lg) is the major protein fraction of bovine whey serum and a primary gelling agent. b-Lg has a high nutritional value, is stable at low pH being highly resistant to proteolytic degradation in the stomach, besides, it has the ability of acting as an encapsulating agent. This study aims at assessing the ability of b-Lg nanostructures to associate a nutraceutical - i.e. riboflavin - and release it in a controlled manner throughout an in vitro gastrointestinal (GI) system. For this reason b-Lg nanostructures loaded with riboflavin were critically characterized in terms of their morphology (i.e. size, polydispersity, -potential and shape) by dynamic light scattering (DLS) and transmission electron microscopy (TEM), and efficiency to associate to riboflavin through spectrofluorimetry. Furthermore, these nanocomplexes were evaluated in an in vitro GI model, simulating the physiological conditions. Stable b-Lg nanostructures were obtained at pH 6, of spherical shape, characterized by particle size of 172±1 nm, low polydispersity (i.e. PDI of 0.06±0.02), -potential of -32±3 mV and association efficiency (AE) of 26±1 %. b-Lg nanostructures showed to be stable upon their passage throughout stomach (i.e. particle size, PDI and potential of 248±10 nm, 0.18±0.03 and 18±3 mV, respectively). Concerning their passage throughout the intestine, such nanostructures were mostly degraded in the duodenum. Regarding riboflavin, a release of about 11 % was observed after their passage through stomach, while 35 %, 38 % and 5 % were the released percentages of the total riboflavin associated observed after passage through duodenum, jejunum and ileum, respectively. Hence,b-Lg nanostructures showed to be suitable carriers for riboflavin until the intestine, where their degradation occurs. b-Lg also showed to be structurally stable, under food simulant conditions (yoghurt simulant, composed of 3 % acetic acid), over 14 days, with a protective effect upon riboflavin activity, releasing it in a 7 day period.

Characterization of an in vitro fed-batch model to obtain cells released from S. epidermidis biofilms

Both dynamic and fed-batch systems have been used for the study of biofilms. Dynamic systems, whose hallmark is the presence of continuous flow, have been considered the most appropriate for the study of the last stage of the biofilm lifecycle: biofilm disassembly. However, fed-batch is still the most used system in the biofilm research field. Hence, we have used a fed-batch system to collect cells released from Staphylococcus epidermidis biofilms, one of the most important etiological agents of medical device-associated biofilm infections. Herein, we showed that using this model it was possible to collect cells released from biofilms formed by 12 different S. epidermidis clinical and commensal isolates. In addition, our data indicated that biofilm disassembly occurred by both passive and active mechanisms, although the last occurred to a lesser extent. Moreover, it was observed that S. epidermidis biofilm-released cells presented higher tolerance to vancomycin and tetracycline, as well as a particular gene expression phenotype when compared with either biofilm or planktonic cells. Using this model, biofilm-released cells phenotype and their interaction with the host immune system could be studied in more detail, which could help providing significant insights into the pathophysiology of biofilm-related infections.

Evaluation of zearalenone in vitro removal by Saccharomyces cerevisiae strains isolated from bovine forage

Zearalenone (ZEN) is a mycotoxin that has relatively low acute toxicity. However, it is a potent oestrogen, interfering with the reproductive tract of animals. Among other effects, ZEN decreases animals fertility, and induces fibrosis in the uterus, breast cancer and endometrial carcinoma (Zinedine et al., 2007). Anti-mycotoxin additives (AMA) are defined as a group of products that, when added to animal feed, are capable of adsorbing, inactivating, or neutralizing mycotoxins in the gastrointestinal tract of animals. One example of these products are adsorbents based on yeast cell walls, a safe and beneficial animal feed additive (Abreu et al., 2008). When based on active cells, yeast based products also act as a probiotic, contributing to improve the general animal health because it stimulates their immune system and promotes the integrity of intestinal mucosa (Albino et al., 2006). Strains of Saccharomyces cerevisiae isolated from silage were tested for their ZEN removal capability. Their effect on - and b-zearalenol (-ZOL and b-ZOL) was also tested. Strains were grown on YPD separately supplemented with ZEN, -ZOL and b-ZOL, and their elimination from culture media was quantified over time by HPLC-FL.

Influence of chitosan coating on protein-based nanohydrogels properties and in vitro gastric digestibility

Chitosan coating was applied in Lactoferrin (Lf)-Glycomacropeptide (GMP) nanohydrogels by layer-by-layer coating process. A volume ratio of 0.1 of Lf-GMP nanohydrogels (0.2 mg.mL-1, at pH 5.0) to chitosan (1 mg.mL-1, at pH 3) demonstrated to be the optimal condition to obtain stable nanohydrogels with size of 230 ± 12 nm, a PdI of 0.22 ± 0.02 and a -potential of 30.0 ± 0.15 mV. Transmission electron microscopy (TEM) images showed that the application of chitosan coating in Lf-GMP did not affect the spherical shape of nanohydrogels and confirmed the low aggregation of nanohydrogels in solution. The analysis of chemical interactions between chitosan and Lf-GMP nanohydrogels were performed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and by circular dichroism (CD) that revealed that a specific chemical interaction occurring between functional groups of protein-based nanohydrogels and active groups of the chitosan was established. The effect of chitosan coating on release mechanisms of Lf-GMP nanohydrogels at acid conditions (pH 2, 37 ºC) was evaluated by the encapsulation of a model compound (caffeine) in these systems. Linear Superposition Model was used to fit the experimental data and revealed that Fick and relaxation mechanisms are involved in caffeine release. It was also observed that the Fick contribution increase with the application of chitosan coating. In vitro gastric digestion was performed with Lf-GMP nanohydrogels and Lf-GMP nanohydrogels with chitosan coating and it was observed that the presence of chitosan improve the stability of Lf and GMP (proteins were hydrolysed at a slower rate and were present in solution by longer time). Native electrophoreses revealed that the nanohydrogels without coating remained intact in solution until 15 min and with chitosan coating remained intact until 60 min, during gastric digestion.

Síntese e testes in vitro de novas pirimido[5,4-d] pirimidinas em células resistentes do cancro coloretal

Dissertação de mestrado em Química Medicinal

In vitro phosphorylation as tool for modification of silk and keratin fibrous materials

An overview is given of the recent work on in vitro enzymatic phosphorylation of silk fibroin and human hair keratin. Opposing to many chemical "conventional" approaches, enzymatic phosphorylation is in fact a mild reaction and the treatment falls within "green chemistry" approach. Silk and keratin are not phosphorylated in vivo, but in vitro. This enzyme-driven modification is a major technological breakthrough. Harsh chemical chemicals are avoided, and mild conditions make enzymatic phosphorylation a real "green chemistry" approach. The current communication presents a novel approach stating that enzyme phosphorylation may be used as a tool to modify the surface charge of biocompatible materials such as keratin and silk.

Self-reported psychosocial factors among In Vitro Fertilization patients interviewed alone or with the partner

"Published online: 07 Nov 2015"

Efeitos da lipoproteína LDL-oxidada sobre a proliferação e a motilidade espontânea in vitro de células endoteliais de artérias coronárias humanas

OBJETIVO: Investigar os efeitos de baixas concentrações de LDL oxidada (LDL-ox) sobre a proliferação e a motilidade espontânea de células endoteliais de artérias coronárias humanas (CEACH) em cultura. MÉTODOS: Culturas de CEACH foram tratadas com baixas concentrações de LDL nativa (LDLn), isolada de plasma humano, e com LDL minimamente oxidada por diferentes métodos químicos, e os efeitos, comparados entre si. RESULTADOS: LDLn não apresentou efeitos deletérios sobre o endotélio em proliferação e na motilidade in vitro de CEACH, porém na mais alta concentração e por tempo mais prolongado inibiu a proliferação celular. As LDL-ox, quimicamente, pela espermina nonoato (ENO) e 3-morfolinosidnonimina (SIN-1) expressaram efeitos inibitórios significativos sobre a proliferação e a motilidade in vitro de CEACH proporcionais às maiores concentrações e graus de oxidação das LDL. CONCLUSÃO: LDL-ox apresenta efeito citotóxico, inibindo a proliferação e a motilidade espontânea de células endoteliais de artérias coronárias humanas em cultura, proporcionalmente à concentração e ao grau de oxidação da LDL, enquanto, LDL nativa é relativamente inócua.

Modelo in vitro de ateroesclerosis: Efecto de la infección con Trypanosoma cruzi, lípidos y lipoproteínas sobre la expresión de receptores Toll-like y scavengers en la formación de células espumosas derivadas de macrófagos

Los receptores Toll-like (TLRs) son receptores ancestrales que reconocen modelos moleculares asociados a patógenos y nos defienden de los microorganismos. Su activación por vías de señalización que involucran al factor de transcripción NF-kB, estimula la producción de citoquinas inflamatorias, quimioquinas, moléculas de adhesión y procoagulantes. Recientemente se ha documentado la participación de TLR 2 y 4 en el desarrollo /progresión del ateroma en modelos experimentales in vivo, siendo postulados como nexo entre inflamación, infecciones y ateroesclerosis. Infecciones bacterianas y virales han demostrado jugar un papel en su desarrollo. Sin embargo, el rol de parásitos intracelulares obligados -Trypanosoma cruzi- ha sido escasamente explorado. Los macrófagos, células claves del sistema inmune innato, que pueden ser infectadas in vivo e in vitro por este parásito, expresan en su superficie receptores multiligando scavenger (SR) clase B. Entre ellos, CD 36, capta lipoproteínas de baja densidad (LDL) oxidadas y este mecanismo endocítico no controlado por feedback favorecería la formación de células espumosas, la lesión más temprana de ateroesclerosis. El objetivo general de este proyecto es contribuir a esclarecer el conocimiento de los mecanismos bioquímicos, celulares y moleculares que participan en la formación de células espumosas derivadas de macrófagos. Determinar el efecto de potenciales factores aterogénicos sobre receptores Toll-like and SR-CD 36, permitiría diseñar terapias alternativas tendientes a modular su actividad con la finalidad de disminuir la elevada morbilidad/mortalidad que ocasiona la ateroesclerosis en la sociedad occidental. En nuestro modelo proponemos los siguientes objetivos específicos: -Dilucidar el compromiso de TLRs y SR-clase B en el proceso de aterogenésis, específicamente en la formación de células espumosas.-Investigar la influencia de la infección por T. cruzi, ácidos grasos y LDL modificadas como factores aditivos en la formación de estas células. -Evaluar el efecto de ligandos agonistas de TLR2/4 y SR-CD 36. -Determinar el perfil de citoquinas inflamatorias liberadas en el sobrenadante de los cultivos celulares. -Estudiar el efecto metabólico de las hormonas insulina y adipoquinas en el proceso bioquímico y celular que permite la formación de células espumosas.

Gangliósidos, Neuritogénesis y Regeneración Neural "in vitro"

El presente plan tiene como objetivo general la caracterización de factores celulares y moleculares que afecten la sobrevida, la diferenciación neural y la regeneración axonal en células del sistema nervioso central (SNC). Las neuronas maduras de vertebrados superiores son incapaces de regenerar sus axones dañados, razón por la cual todo estudio experimental de regeneración axonal "in vitro", si bien aporta conocimientos básicos, tiene potenciales aplicaciones prácticas en relación a la recuperación de la función neuronal. Diversos estudios de regeneración axonal, especialmente para las células gangionares (CGR) han sido realizados con cultivos de células retinales. Estos cultivos están compuestos por diversos tipos de neuronas, lo que hace que cuando se quiere determinar los efectos de un agente trófico, no sea éste el mejor sistema dado que los efectos observados pueden estar afectados por otros tipos celulares del cultivo. Por ello, para optimizar un modelo para estos estudios, hemos desarrollado un método de cultivo para las CGR purificadas por "panning" de retinas de embrión de pollo de diverso desarrollo ontogénico. Las CGR son sembradas a baja densidad en un medio sintético que especialmente hemos formulado (BP5). (...) En base a la experiencia adquirida, y utilizando las técnicas puestas en marcha en nuestro laboratorio, nos proponemos caracterizar, mediante el análisis de parámetros bioquímicos y de video-microscopía con analizador de la diferenciación y el crecimiento axonal de las CGR purificadas. Las CGR serán cultivadas en condiciones basales con el medio PB5, o en presencia de diversos factores de crecimiento, sustancias de la matriz extracelular y gangliósidos exógenos, agregados individualmente o en combinación. En estas condiciones se correlacionarán los efectos observados con los cambios en los "patterns" de síntesis y expresión de los gangliósidos y con el flujo intracelular de Ca2+.

Modificaciones de fosfatasa alcalina placentaria en plasma y placenta de embarazadas chagásicas in vivo e in vitro

Se ha demostrado que enzimas de placentas humanas asociadas a membranas y a lisosomas experimentan modificaciones por acción del Trypanosoma cruzi . La fosfatasa alcalina placentaria (FAP) es genéticamente muy polimórfica en la población humana y esto ha sido establecido por diversos autores. (...) Trabajos preliminares permiten postular que la actividad de la FAP disminuye en el plasma de pacientes chagásicos en el tercer mes de gestación y que esta disminución se asocia con el nacimiento de niños chagásicos. En placentas de madres chagásicas se demuestra mediante microscopía electrónica una disminución de la FAP en el sinciciotrofoblasto. También se detecta una disminución de la actividad de la enzima en infección placentaria con el Trypanosoma cruzi "in vitro". No existen estudios analíticos ni sistemáticos de la actividad de la fosfatasa alcalina placentaria plasmática, ni en placenta, en la enfermedad de Chagas y durante el transcurso del embarazo que permitan dilucidar el rol de la enzima en la interacción placenta-parásito-feto a través de las formas moleculares características y funciones que se le atribuyen a la enzima en condiciones normales. Objetivo general: Determinar si la enfermedad de Chagas-Mazza induce cambios significativos y específicos de la fosfatasa alcalina placentaria en plasma y placenta durante el transcurso del embarazo en relación con la infección de la placenta y el feto y caracterizar la fosfatasa alcalina placentaria de las placentas normales cultivadas e infectadas con T. cruzi y del medio de cultivo en la infección "in vitro" con el objeto de dilucidar los posibles mecanismos de la infección placentaria en la enfermedad de Chagas congénita.

Estudio de Fosfatasa Alcalina Placentaria en un modelo que reproduce in vitro la infección placentaria humana con Trypanosoma cruzi

La enfermedad de Chagas Mazza, endémica en América Latina, afecta a 20 millones de personas y 50.000 muertes anuales están asociadas. La transmisión connatal de la enfermedad está relacionada con nacimientos prematuros, abortos, placentitis y con la presencia de diversas patologías del recién nacido. La actividad de la fosfatasa alcalina humana (EC 3.1.3.1) ha sido utilizada con fines diagnósticos por más de 60 años. Un aumento en el nivel de Fosfatasa Alcalina es observado en la segunda mitad del embarazo en función del tiempo de gestación y es un índice de la actividad placentaria. Messer demostró que una disminución en la actividad específica de esta enzima es un signo de disfunción placentaria, siendo de utilidad en el diagnóstico clínico de diversas patologías. Se ha demostrado disminución de la enzima en placentas preeclámpsicas. Mediante microscopía electrónica se detectó una disminución de la actividad de la fosfatasa alcalina placentaria en el sinciciotrofoblasto en placentas de madres chagásicas. En una reproducción de la infección de placenta humana in vitro se observa un significativo descenso de la actividad de fosfatasa alcalina en el medio de cultivo, lo cual sugiere que el T. cruzi produciría en el plasma de la embarazada chagásica un efecto análogo. Trabajos anteriores permiten postular que la actividad de la fosfatasa alcalina placentaria disminuye en el suero de pacientes chagásicos entre las 36 a 40 semanas de gestación y que esta disminución se asocia con el nacimiento de niños chagásicos. Se ha sugerido además que la fosfatasa alcalina placentaria es un receptor de IgG y que el transporte transplacentario de la IgG de la madre al feto dependería del genotipo fetal de fosfatasa alcalina placentaria. Estos hechos permiten suponer que en la interacción placenta- T. cruzi la actividad de fosfatasa alcalina placentaria jugaría un rol importante pues podría condicionar según su polimorfismo la posibilidad de una determinada incidencia de la infección fetal. (...) No existen estudios analíticos ni sistemáticos de la actividad de fosfatasa alcalina placentaria en la enfermedad de Chagas en el plasma y placenta durante el transcurso del embarazo que permitan dilucidar el rol de la enzima en la interacción placenta-parásito-feto a través de las formas que se le atribuyen a la enzima en condiciones normales. Teniendo en cuenta estos antecedentes, en el presente proyecto se proponen: Objetivo General Caracterizar la fosfatasa alcalina placentaria de las placentas normales cultivadas e infectadas con T. cruzi y del medio de cultivo en la infección in vitro con el objeto de dilucidar los posibles mecanismos de la infección placentaria en la enfermedad de Chagas congénita. Objetivos específicos: 1- Analizar los cambios de la actividad de fosfatasa alcalina placentaria en la placenta cultivada con Trypanosoma cruzi mediante análisis enzimático, electroforético e inmunocitoquímico. 2- Correlacionar las modificaciones bioquímicas de la fosfatasa alcalina placentaria, mediante el análisis de captación de IgG, en el sistema in vitro. 3- Analizar las propiedades bioquímicas de la fosfatasa alcalina placentaria en vellosidades cultivadas con Trypanosoma cruzi y corroborarla con la actividad de la enzime en cultivo con neuraminidasa o fosfolipasa sin T. cruzi.

Agentes deletéreos para Trypanosoma cruzi: Patogenia de la infección de placenta humana en la enfermedad congénita de Chagas, in vitro. Deleterious agents to Trypanosoma cruzi: Pathogenia of the human placenta infection in the congenital Chagas disease.

Trypanosoma cruzi, agente causal del Chagas, atraviesa la barrera placentaria y produce la enfermedad congénita. Objetivo general: Analizar si el T. cruzi, agente causal del Chagas, produce alteraciones trofoblásticas de las vellosidades coriónicas mediadas por óxido nítrico (principal agente deletéreo contra T. cruzi) y estrés oxidativo con variaciones que pudieran depender de la disponibiidad de L-arginine, sobre placentas en modelos in vitro de co-cultivos de explantos de vellosidades coriónicas, de sinciciotrofoblasto aislado y de células derivadas del trofoblasto de placentas humanas en interacción con distintas cepas del Trypanosoma cruzi, que pudieran dar alguna luz en la explicación de mecanismos involucrados en la infección placentaria y en algunos síndromes clínicos de la transmisión congénita del Chagas. Objetivos Específicos: a) Describir alteraciones estructurales y presencia de T. cruzi en vellosidades coriónicas de placentas humanas procedentes de co-cultivos con Trypanosoma cruzi in vitro (y sus respectivos controles), mediante técnicas histológicas y PCR analizando secuencias de ADN específicas del parásito.b) Establecer la localización y expresión proteica y la expresión transcripcional de las isoformas II y III de la Öxido Nítrico Sintasa sobre la misma población muestral de (a) mediante técnicas inmunohistoquímica, RT-PCR y semicuantificación con software adecuado. c) Analizar la susceptibilidad a la infección por el T. cruzi del citotrofoblasto (CTB) y sinciciotrofoblasto (STB) placentario aislado in vitro. d) Determinar concentraciones de óxido nítrico y estrés oxidativo del sinciciotrofoblasto (STB) aislado ante la infección por T. cruzi. e) Relacionar concentraciones de L-arginina con infección del trofoblasto aislado. f) Relacionar inhibiciones de la eNOS y de la arginasa con infección trofoblástica y óxido nítrico producido.Se emplearán métodos y técnicas de Biología celular y molecular, mediciones hormonales, enzimáticas, proteicas, parasitarias y bioquímicas en medios sobrenadantes de cultivo, de inmuno-detección de epitopes proteicos en tejidos, expresión de ARN por RT-PCR, Western blot, detección de DNA en tejidos por PCR, Cuantificaciones morfométricas. En general, el presente proyecto podría redundar en beneficios para un sector de la población de las áreas endémicas para esta enfermedad de bajos recursos económicos, sociales y culturales, mediante la obtención de datos que pudieran explicar algunos mecanismos de síndromes clínicos descriptos en esta patología y que pudieran participar en la transmisión congénita de la enfermedad de Chagas.