Avaliação da influência da esterilização por radiação gama nas propriedades mecânicas, estruturais e na biocompatibilidade de matrizes híbridas orgânico-inorgânicas

Atualmente, as pesquisas acadêmicas e industriais não estão voltadas apenas para a descoberta de novos fármacos, mas também para novas maneiras de administração de medicamentos pretendendo obter melhores ações farmacológicas alem de reduzir efeitos colaterais. Partindo deste pressuposto, estudos demonstram que inúmeras moléculas podem ser incorporadas a polímeros híbridos orgânico-inorgânico preparados pelo processo sol-gel, assim pretende-se estudar a possibilidade de sua aplicação no desenvolvimento de um dispositivo de liberação controlada de fármacos na forma de implantes subcutâneos. As matrizes hibridas para serem implantadas devem, necessariamente, ser estéreis. Para isto este trabalho analisa a interação entre o processo de esterilização e uma provável alteração estrutural nestes polímeros. A esterilização por calor úmido em autoclave e a esterilização por radiação gama foram escolhidas para analisar a correlação entre alteração estrutural do hibrido e o processo de eliminação de microorganismos. Outro aspecto que levamos em consideração foi a melhora das características mecânicas das matrizes poliméricas confeccionadas com poli óxido etileno de peso molecular 1900 (POE 1900) e poli óxido propileno de peso molecular 400 (POP 400). Para serem implantadas estas matrizes devem estar uniformes, e não podem trincar ou quebrar antes ou após a implantação. Considerando estes fatores foi adicionado as amostras um agente plastificante, o álcool polivinílico (PVA), na tentativa de melhorar estas características

Desenvolvimento e caracterização de sistemas líquido-cristalinos para aplicação tópica de metotrexato: estudo da bioadesão e ensaios biológicos in vitro

A psoríase é uma doença inflamatória relativamente comum da pele e das articulações, podendo se tornar crônica. Nos últimos anos, a expansão do arsenal terapêutico para o paciente com psoríase tem permitido aos médicos combaterem, de forma mais agressiva, a patogênese da doença. Um fármaco utilizado para o tratamento é o metotrexato, que, apesar de ser bastante eficaz, possui potencial para a toxicidade sistêmica, como toxicidade hematológica, hepática e pulmonar. Sendo assim, muita atenção tem sido dada ao desenvolvimento de novos veículos com o objetivo não só de aumentar a eficácia terapêutica de substâncias ativas, como também de permitir a redução da sua dose total necessária, minimizando os efeitos colaterais tóxicos. Os cristais-líquidos são sistemas promissores para aplicação tópica, pois promovem liberação controlada de fármacos, contribuindo para amenizar efeitos adversos, por exemplo, do metotrexato. Uma vez que há possibilidade de as substâncias incorporadas em formulações tópicas serem absorvidas pela pele e mucosas, existe a necessidade de garantir que as formulações sejam seguras. Este trabalho teve o objetivo de avaliar a bioadesão e a citotoxicidade in vitro de três sistemas líquido-cristalinos contendo metotrexato para o tratamento da psoríase. Resultados de bioadesão revelaram que as três formulações analisadas apresentaram forças bioadesivas próximas, sendo o sistema A mais bioadesivo. Com relação a estudos de reologia, houve comportamento de fluido não-newtoniano, pseudoplástico e tixotrópico. Além disso, a adição de metotrexato à formulação A, aumentou a viscosidade do sistema. Ensaios de citotoxicidade sugerem a possibilidade de liberação prolongada de metotrexato, contribuindo para o aumento da viabilidade celular

Liberação de componentes do extrato de Casearia sylvestris Swartz empregando membranas de látex natural como suporte

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

Avaliação da liberação sustentada de fármaco e nanopartícula utilizando membranas de látex natural como carreador

Pós-graduação em Biotecnologia - IQ

Estudo de nanocompósitos luminescentes baseados em complexos de Eu(III) e Ir(III) ancorados à nanopartículas de sílica por bases de Schiff

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Síntese e caracterização da MOF NH2-MIL-125(Ti) e sua aplicação como catalisador na reação de condensação de Knoevenagel

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Micropartículas de quitosana estruturadas com aerosil®: estabilidade, adsorção, encapsulação e liberação de substâncias ativas

Biodegradable microspheres used as controlled release systems are important in pharmaceutics. Chitosan biopolymer represents an attractive biomaterial alternative because of its physicochemical and biological characteristics. Chitosan microspheres are expected to become promising carrier systems for drug and vaccine delivery, especially for non-invasive ways oral, mucosal and transdermal routes. Controlling the swelling rate and swelling capacity of the hydrogel and improving the fragile nature of microspheres under acidic conditions are the key challenges that need to be overcomed in order to enable the exploration of the full pharmaceutical potential use of these microparticles. Many studies have focused on the modification of chitosan microsphere structures with cross-linkers, various polymers blends and new organic-inorganic hybrid systems in order to obtain improved properties. In this work, microspheres made of chitosan and nanosized hydrophobic silica (Aerosil R972) were produced by a method consisting of two steps. First, a preparation of a macroscopically homogeneous chitosan-hydrophobic silica dispersion was prepared followed by spray drying. FTIR spectroscopy, X-ray powder diffraction, differential scanning calorimetry, thermal gravimetric analysis, scanning electron microscopy (SEM) and high-resolution transmission electron microscopy (TEM) were used to characterize the microspheres. Also, the were conducted acid stability, moisture sorption capacity, release properties and biological assays. The chitosan-hydrophobic silica composite microspheres showed improved thermal degradation, lower water affinity, better acid stability and ability to retard rifampicin and propranolol hydrochloride (drug models) release under simulated physiological conditions. In vitro biocompatibility studies indicated low cytotoxicity and low capacity to activate cell production of the pro-inflammatory mediator nitric oxide. The results show here encourage further studies on the use of the new chitosan-hydrophobic silica composite microspheres as drug carrier systems via oral or nasal routes.

Influência da interação dipolar nas fases magnéticas de nanopartículas esféricas com estrutura núcleo@camada

Bi-magnetic core@shell nanoparticle has attracted attention several researchers because great applicability that they offer. The possibility of combining different functionalities of magnetic materials make them a key piece in many areas as in data processing permanent magnets and biomagnetics sistems. These nanoparticles are controlled by intrinsic properties of the core and shell materials as well as the interactions between them, besides size and geometry effects. Thus, it was developed in this thesis a theoretical study about dipolar interaction contribution between materials different magnetic properties in bi-magnetic core@shell nanoparticles conventional spherical geometry. The materials were analyzed CoFe2O4, MnFe2O4 e CoFe2 in various combinations and sizes. The results show that the impact of the core dipole field in the shell cause reverse magnetization early its, before of the core, in nanoparticle of CoFe2O4(22nm)@CoFe2(2nm), thereby causing a decrease coercivity field of 65% in comparection with simple nanoparticle of CoFe2O4 (HC=13.6 KOe) of same diameter. The large core anisotropy in conventional nanoparticle makes it the a stable dipolar field source in the shell, that varies length scale of the order of the core radius. Furthermore, the impact of dipolar field is greatly enhanced by the geometrical constraints and by magnetics properties of both core@shell materials. In systems with core coated with a thin shell of thickness less than the exchange length, the interaction interface can hold reversal the shell occurring an uniform magnetization reversal, however this effect only is relevant on systems where the dipole field effects is weak compared with the exchange interaction.

Influência da interação dipolar nas fases magnéticas de nanopartículas esféricas com estrutura núcleo@camada

Bi-magnetic core@shell nanoparticle has attracted attention several researchers because great applicability that they offer. The possibility of combining different functionalities of magnetic materials make them a key piece in many areas as in data processing permanent magnets and biomagnetics sistems. These nanoparticles are controlled by intrinsic properties of the core and shell materials as well as the interactions between them, besides size and geometry effects. Thus, it was developed in this thesis a theoretical study about dipolar interaction contribution between materials different magnetic properties in bi-magnetic core@shell nanoparticles conventional spherical geometry. The materials were analyzed CoFe2O4, MnFe2O4 e CoFe2 in various combinations and sizes. The results show that the impact of the core dipole field in the shell cause reverse magnetization early its, before of the core, in nanoparticle of CoFe2O4(22nm)@CoFe2(2nm), thereby causing a decrease coercivity field of 65% in comparection with simple nanoparticle of CoFe2O4 (HC=13.6 KOe) of same diameter. The large core anisotropy in conventional nanoparticle makes it the a stable dipolar field source in the shell, that varies length scale of the order of the core radius. Furthermore, the impact of dipolar field is greatly enhanced by the geometrical constraints and by magnetics properties of both core@shell materials. In systems with core coated with a thin shell of thickness less than the exchange length, the interaction interface can hold reversal the shell occurring an uniform magnetization reversal, however this effect only is relevant on systems where the dipole field effects is weak compared with the exchange interaction.

Hybrid materials for biomedical applications

The increased longevity of humans and the demand for a better quality of life have led to a continuous search for new implant materials. Scientific development coupled with a growing multidisciplinarity between materials science and life sciences has given rise to new approaches such as regenerative medicine and tissue engineering. The search for a material with mechanical properties close to those of human bone produced a new family of hybrid materials that take advantage of the synergy between inorganic silica (SiO4) domains, based on sol-gel bioactive glass compositions, and organic polydimethylsiloxane, PDMS ((CH3)2.SiO2)n, domains. Several studies have shown that hybrid materials based on the system PDMS-SiO2 constitute a promising group of biomaterials with several potential applications from bone tissue regeneration to brain tissue recovery, passing by bioactive coatings and drug delivery systems. The objective of the present work was to prepare hybrid materials for biomedical applications based on the PDMS-SiO2 system and to achieve a better understanding of the relationship among the sol-gel processing conditions, the chemical structures, the microstructure and the macroscopic properties. For that, different characterization techniques were used: Fourier transform infrared spectrometry, liquid and solid state nuclear magnetic resonance techniques, X-ray diffraction, small-angle X-ray scattering, smallangle neutron scattering, surface area analysis by Brunauer–Emmett–Teller method, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. Surface roughness and wettability were analyzed by 3D optical profilometry and by contact angle measurements respectively. Bioactivity was evaluated in vitro by immersion of the materials in Kokubos’s simulated body fluid and posterior surface analysis by different techniques as well as supernatant liquid analysis by inductively coupled plasma spectroscopy. Biocompatibility was assessed using MG63 osteoblastic cells. PDMS-SiO2-CaO materials were first prepared using nitrate as a calcium source. To avoid the presence of nitrate residues in the final product due to its potential toxicity, a heat-treatment step (above 400 °C) is required. In order to enhance the thermal stability of the materials subjected to high temperatures titanium was added to the hybrid system, and a material containing calcium, with no traces of nitrate and the preservation of a significant amount of methyl groups was successfully obtained. The difficulty in eliminating all nitrates from bulk PDMS-SiO2-CaO samples obtained by sol-gel synthesis and subsequent heat-treatment created a new goal which was the search for alternative sources of calcium. New calcium sources were evaluated in order to substitute the nitrate and calcium acetate was chosen due to its good solubility in water. Preparation solgel protocols were tested and homogeneous monolithic samples were obtained. Besides their ability to improve the bioactivity, titanium and zirconium influence the structural and microstructural features of the SiO2-TiO2 and SiO2-ZrO2 binary systems, and also of the PDMS-TiO2 and PDMS-ZrO2 systems. Detailed studies with different sol-gel conditions allowed the understanding of the roles of titanium and zirconium as additives in the PDMS-SiO2 system. It was concluded that titanium and zirconium influence the kinetics of the sol-gel process due to their different alkoxide reactivity leading to hybrid xerogels with dissimilar characteristics and morphologies. Titanium isopropoxide, less reactive than zirconium propoxide, was chosen as source of titanium, used as an additive to the system PDMS-SiO2-CaO. Two different sol-gel preparation routes were followed, using the same base composition and calcium acetate as calcium source. Different microstructures with high hydrophobicit were obtained and both proved to be biocompatible after tested with MG63 osteoblastic cells. Finally, the role of strontium (typically known in bioglasses to promote bone formation and reduce bone resorption) was studied in the PDMS-SiO2-CaOTiO2 hybrid system. A biocompatible material, tested with MG63 osteoblastic cells, was obtained with the ability to release strontium within the values reported as suitable for bone tissue regeneration.

Nanopartículas hibrídas para sistemas de drug delivery inteligentes

A nanotecnologia é uma ciência multidisciplinar que consiste na otimização das propriedades da matéria permitindo assim o desenvolvimento de sistemas com um tamanho manométrico. A aplicação da nanotecnologia na medicina surge como um campo de pesquisa que esta a gerar um grande interesse, principalmente em sistemas de libertação controlada de fármacos. A nanotecnologia, e a sua aplicação na área da nanomedicina, em particular em drug delivery systems, tem sido alvo de um desenvolvimento acentuado. A administração de fármacos ocorre sobretudo por via oral ou por injeção direta no organismo. O percurso destes fármacos desde do local de entrada no organismo até ao tecido-alvo obriga que estes entrem em contato com os outros tecidos podendo interagir com eles. Deste modo, esta interação química pode produzir efeitos indesejáveis no organismo e reduzir a capacidade de ação do fármaco. Tem-se verificado, nas últimas décadas, um grande desenvolvimento de sistemas que contornam estes problemas, tais como a quantidade e o período de administração do fármaco bem como o seu local de libertação e atuação específicos. Este estudo surge com esta necessidade de se desenvolver sistemas de libertação controlada de fármacos. O objetivo destes sistemas inteligentes é controlar a libertação de fármacos por um dado período de tempo, a dose, a diminuição da toxidade, o aumento da permanência em circulação e o aumento da eficácia terapêutica através da libertação progressiva e controlada do fármaco por administrações menos frequentes. Além de todas estas vantagens, a administração destes sistemas possibilita a libertação dos fármacos em locais específicos, tais como em tumores e, assim, minimizar os efeitos colaterais indesejados dos fármacos em outros tecidos. O presente trabalho visa o desenvolvimento de novos biomateriais utilizando nanopartículas mesoporosas de sílica (MSN) e nanopartículas (NPs) metálicas de ouro para a aplicação a sistemas de libertação controlada de fármacos. Para isto, estudou-se a libertação de doxorrubicina (DOX) encapsulada em NPs e nanocápsulas mesoporosas de sílica tanto em solução como em superfícies como em vidro. Os resultados obtidos mostraram que as NPs apresentam uma grande capacidade de encapsulação com 36 ng DOX/mg partícula. O tempo de libertação em superfície (vidro) foi estimado em 50 horas enquanto que em solução obteve-se um período inferior a 10 horas. Em relação as NPs de ouro pode-se observar como estas promovem a libertação do fármaco ao serem irradiadas mediante um laser. Deste modo, estas NPs podem ser úteis para sistemas de libertação controlada de fármacos e para várias aplicações na nanomedicina.

Evaluación antimicrobiana de rifampicina nanoencapsulada contra aggregatibacter actinomycetemcomitans presente en la periodontitis

Introducción. A pesar de los esfuerzos tanto de la medicina como de la industria farmacéutica, el incremento en la prevalencia de resistencia en bacterias patógenas frente a antibióticos se ha vuelto uno de los mayores problemas en la medicina moderna. El área odontológica tampoco se encuentra exenta, siendo común el uso excesivo de antibióticos lo que contribuye al desarrollo de resistencia antimicrobiana. La primera etapa para el desarrollo de la enfermedad periodontal es la formación de un biofilm de bacterias periodontopatógenas, siendo el Aggregaribacter actinomycetemcomitans (A.a) uno de los más asociados a dicha enfermedad. El tratamiento de esta patología se basa en remover mecánicamente la placa dentobacteriana y, en segunda instancia, en el apoyo de terapia antimicrobiana para coadyuvar la eliminación de las bacterias periodontopatógenas, cuales tienen gran similitud con Mycobacterium tuberculosis. La rifampicina es uno de los antibióticos efectivos contra bacterias multi-resistentes y la primera elección en el tratamiento de tuberculosis activa. Con el fin de mejorar la terapia farmacológica y evadir la resistencia del agente infectivo, se han propuesto nuevas estrategias basadas en sistemas de liberación controlada. Entre los más estudiados en los últimos 10 años se encuentran las nanopartículas poliméricas. El objetivo del presente estudio fue evaluar la actividad antimicrobiana de la rifampicina nanoencapsulada contra el A.a presente en la periodontitis. Materiales y Métodos. Para el estudio, Se tomaron muestras de fluido crevicular en pacientes con bolsas periodontales de 5-10 mm de profundidad. Se inoculo caldo de tripticaseina de soya (TCS) con las muestras tomadas y se incubaron a 37 ° C en condiciones aeróbicas por 7 días. La presencia de Aggregatibacter actinomycetemcomitans (A.a) fue determinado mediante PCR en tiempo real. La Concentración Mínima Inhibitoria (MIC) de rifampicina para interferir con el crecimiento de bacterias orales fue determinada mediante la técnica de dilución de tubos. Posteriormente se prepararon mediante la técnica de nanoprecipitación NP de Eudragit® EPO, L100-55 y PLA entre 100 y 200 nm y su IP con distribución de tamaño homogéneo. Resultados. A.a fue detectado en muestras de fluido crevicular en pacientes con periodontitis, corroborando su asociación con dicha patología. La efectividad de la rifampicina libre contra bacterias orales fue confirmada, obteniéndose una CMI de 1 µg/ml. Las NP con Rifampicina se ajustaron a la misma CMI que la Rif libre. Las NP de Eudragit® EPO cargadas con Rif mostraron que la liberación de la Rif de la NP fue inmediata, mientras que el Eudragit® L100-55 y PLA con Rif no mostró inhibición durante los 5 días de incubación. Esto hace suponer que el fármaco no fue liberado o solo se liberó en una baja proporción que no permitió llegar a la CMI. Conclusión. La rifampicina es una excelente alternativa terapéutica para el tratamiento de la enfermedad periodontal, promoviendo resultados favorables en la evaluación clínica de pacientes. Sería interesante continuar con estudios utilizando otro polímero o mezcla de ellos para favorecer la liberación del fármaco en la NP.

TESE = Arranjos institucionais e o sistema de inovação em nanomedicina no Brasil

Tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Administração da Universidade Municipal de São Caetano do Sul como requisito para obtenção do título de Doutor (a) em Administração.

Pró-fármacos fotoativáveis do péptido AAPV: síntese e avaliação da libertação controlada por luz

Dissertação de mestrado em Bioquímica Aplicada (área de especialização em Biomedicina)

Desarrollo de Sistemas Innovadores de Transporte y Liberación Destinados a la Optimización de la Actividad Terapéutica de Fármacos

Existen numerosos fármacos con atributos terapéuticos relevantes que presentan propiedades físicoquímicas o biológicas desfavorables, las que comprometen su eficacia o seguridad y en consecuencia requieren nuevas estrategias de formulación para superar tales deficiencias. Debido a lo expuesto, el objetivo general de este proyecto es diseñar, desarrollar y evaluar nuevos sistemas de transporte y liberación de fármacos que presentan baja biodisponibilidad cuando son administrados por vía oral, 4 debido a su escasa solubilidad y/o permeación a través del epitelio gastrointestinal. Como objetivos específicos se proponen: - Obtención de nuevos sistemas portadores que incidan sobre la efectividad del proceso de absorción de fármacos modelos, facilitando su disolución y/o permeación en el tracto gastrointesinal. - Evaluación de la eficacia de los sistemas obtenidos, en el transporte y pasaje de los fármacos a través de las mucosas del tracto gastrointestinal, mediante metodologías in situ e in vitro, que contribuyan a la determinación de los parámetros biofarmacéuticos de relevancia. La metodología de trabajo propuesta contempla la formación de complejos ternarios utilizando ciclodextrinas (ß-ciclodextrina, hidroxipropil-ß-ciclodextrina y metil- ß-ciclodextrina) y etanolaminas, aminoácidos o meglumina; la incorporación en microemulsiones de los complejos con ciclodextrina obtenidos; así como la obtención de pellets por extrusión-esferonización. Para los estudios biofarmacéuticos, de los principios activos en los sistemas de transporte y liberación desarrollados, se diseñarán estudios de permeación, in situ, a través del método de perfusión de paso simple en ratas e in vitro, utilizando membranas artificiales y cultivos de células Caco-2. Se desarrollarán y validarán procedimientos analíticos adecuado para las determinaciones de los fármacos en todos los estudios implementados.