Hidrogéis Binários de Xantana e Galactomananas com incorporação de curcumina visando uso tópico

Resumo: O presente trabalho teve como objetivo avaliar as propriedades dos hidrogéis binários obtidos pela mistura de xantana e galactomanana comercial de alfarroba (Ceratonia siliqua) (XL) ou xantana e galactomanana de guapuruvu (Schizolobium parahybae) (XG). A galactomanana de guapuruvu apresenta características estruturais semelhantes à galactomanana de alfarroba, muito usada na indústria alimentícia e farmacêutica, entre outras aplicações. Os hidrogéis XG e XL foram usados como veículos para curcumina (CUR), um fármaco hidrofóbico. A CUR foi incorporada através de três formas diferentes: através de um sistema micelar, originando o hidrogel XLSC; através de uma microemulsão, originando os hidrogéis XLMC e XGMC; e por simples solubilização em etanol e posterior adição ao hidrogel, originando os hidrogéis XLEC e XGEC. Todos os hidrogéis apresentaram a estrutura reológica de gel, onde G' é maior do que G", em todas as frequências testadas. A CUR foi escolhida, como fármaco modelo, pela sua conhecida ação antiinflamatória e efeito antioxidante e por apresentar baixa toxicidade. Pela via tópica produz resultados favoráveis no tratamento de psoríase, além de ser efetivo no tratamento de acnes, rosácea e diminuição de rugas. Extratos de Curcuma longa possuem três diferentes curcuminóides, curcumina (CUR), demetoxicurcumina e bisdemetoxicurcumina. Foi desenvolvida e validada com sucesso uma metodologia analítica dos curcuminóides incorporados nos hidrogéis por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), com linearidade da faixa de 1 - 100 ng/mL. Os limites de detecção e quantificação foram estimados em 0,21 e 0,63 ng/mL, respectivamente, para CUR. A precisão e exatidão foram adequadas (recuperação dos curcuminóides de 98,77%) e indicativas da estabilidade do fármaco, mantendo boa resolução entre o analito e os produtos de degradação formados nos testes de estresse. O teor de curcuminóides, recuperados e quantificados por CLAE, foi em média de 100,94% a partir dos hidrogéis binários XLEC, XLMC, XGEC e XGMC. Foi demonstrada a estabilidade dos hidrogéis, assim como a estabilidade química dos curcuminóides, por 45 dias a 45°C. A análise de permeação in vitro dos curcuminóides apresentou absorção dérmica em membranas de orelha de porco, a partir de XLEC, XLMC, XGEC e XGMC. O teor dos curcuminóides no estrato córneo, epiderme e derme foi entre 2,15 ?g/mL a 2,50 ?g/mL. A toxicidade dos hidrogéis binários foi testada pelo ensaio de agarose overlay e XG, XLEC, XLMC, XGEC e XGMC não apresentaram reatividade. A ação anti-inflamatória dos curcuminóides, veiculados nestes hidrogéis, foi investigada pelo ensaio in vivo de edema de orelha de camundongo e foi observado um perfil farmacológico semelhante ao da dexametasona (56,0%) para o hidrogel XGMC (63,2%). Os hidrogéis XGEC e XLEC tiveram um efeito antiedematogênico (76,8% e 83,6%, respectivamente), superior a dexametasona (56,0%), confirmando a ação anti-inflamatória dos curcuminóides. Através deste trabalho, foi demonstrado que os hidrogéis binários XG e XL são um veículo hidrofílico potencial para a administração tópica de fármacos hidrofóbicos, com liberação prolongada, e propiciando a estabilidade química dos curcuminóides. Sendo que XGMC e XLMC não possuem a adição de etanol na sua formulação para incorporação da curcumina (fármaco lipofílico), podendo ser aplicado sobre peles sensíveis, com é o caso de peles psoriáticas

Hidrogéis binários de polissacarídeos visando estabilidade e liberação de ácido ascórbico

Orientadora : Joana Lea Meira SilveiraDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica. Defesa: Curitiba, 2007Inclui bibliografiaResumo: As galactomananas apresentam soluções viscosas em baixas concentrações e são empregadas como espessantes, formadoras de gel quando em sinergia com outros biopolímeros, emulsificantes, estabilizantes, floculantes e ligantes. Entre as galactomananas utilizadas comercialmente destaca-se o guar, obtido de sementes de Cyamopsis tetragonolobus. Apresenta relação Manose:Galactose (M:G) de 1,5:1, com cadeias laterais de galactose distribuídas de forma randômica, capaz de formar interações inter e intramoleculares com outras gomas. O laboratório de Química de Carboidratos Vegetais do Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular da UFPR caracterizou a estrutura de galactomananas de sementes de mais de 30 espécies nativas, entre elas Mimosa scabrella (bracatinga) que foi usada no presente trabalho. Estas foram obtidas através da dispersão das sementes em sistema aquoso e sua composição monossacarídica foi caracterizada, confirmando a relação M:G - 1,1:1. Baseado em estudos de interação das galactomananas de M. scabrella com a xantana, (polissacarídeo obtido de fonte microbiana Xantomonas campestris), foi demonstrado uma forte interação entre eles, com acréscimo de 32% na viscosidade sobre o valor calculado, apesar do elevado conteúdo de galactose da galactomanana. O presente trabalho utiliza o sistema xantana - galactomanana como matriz para liberação de ácido ascórbico (vitamina C). O ácido ascórbico (AA) é co-fator da hidroxilação das unidades de prolina e lisina do pró-colágeno, promovendo a conformação de tripla hélice das fibras de colágeno maduras e previne a formação de radicais livres, ação intimamente relacionada às propriedades antioxidantes deste composto, atuando como doador de elétrons e reagindo com radicais oxidativos. Porém há uma grande desvantagem no seu uso pelo fato de ser muito instável. Vários fatores podem influenciar a degradação do AA, tal como altas temperaturas de estocagem, luz, altos valores de pH, presença de oxigênio dissolvido e de íon metálicos, particularmente íons cúpricos e férricos. Foram preparados géis binários de xantana - galactomanana de guar (X:GG) e de bracatinga (X:GB). Os polissacarídeos foram dissolvidos isoladamente em tampão fosfato de potássio (KP) 0,3M pH8 (12,5 g/L) e misturados entre si para obtenção do gel. Foram adicionados ao sistema propilenoglicol e conservantes. A este sistema foi adicionado o AA. A estabilidade do sistema foi avaliada por análises do teor de AA em HPLC, pH, coloração e análises reológicas durante 12 semanas em temperatura ambiente e 45°C. A recuperação do ácido ascórbico para os ensaios a temperatura ambiente e 45°C apresentaram resultados satisfatórios com pH do gel estável. As análises reológicas em sistema dinâmico demonstraram a manutenção do gel após 12 semanas. A liberação do AA foi avaliada através de células de difusão de Franz a temperatura de 20°C e 32°C por um período de 24 h. Estes resultados demonstram um hidrogel estável e tornam o experimento aplicável na indústria cosmética devido indicar permeação de AA.Abstract: Galactomannans are widely utilized as emulsifiers, stabilizers, flocculants or as binders in cosmetic industry as well as synergistic gel thickeners in biopolymers since they form viscous aqueous solutions even in low concentrations. The most common commercially utilized galactomannan is from the guar gum of Cyamopsis tetragonolobus seeds. It contains Mannose and Galactose (Man: GAL) in the ratio of 1.5:1.0 with galactose forming the branched side chains capable of forming inter or intramolecular interactions with other gums. The galactomannan from the seeds of Mimosa scabrella (bracatinga) was selected for the present study from about 30 native species of seed galactomannans isolated and characterized in our laboratory. The aqueous extract of the bracatinga seeds was analysed for the chemical composition and obtained a Man:Gal ratio of 1.1:1.0. Viscosity studies of the blends of this galactomannan with Xanthan showed a considerable increase (32%) in viscosity compared to galactomannans from bracatinga alone in solution inspite of the higher content of galactose. Xanthan-galactomannan binary system was used as a matrix for the first time to study the controlled release of ascorbic acid (Vitamin C). Ascorbic acid is essential for the hydroxylation of proline and lysine of the pro-collagen in promoting the formation of the triple helix conformation of the collagen. It prevents the formation of free radicals by a mechanism closely related to the antirust properties, acting as electron donor to combine with oxidative radicals. However it has a great disadvantage, being unstable at high temperature, pH >7, dissolved oxygen and in presence of light and Cu ++and Fe++. The binary hydrogels of galactomannan of guar (X:GG) or bracatinga (X:GB) with xanthan were prepared by mixing the polysaccharide solutions, which had been prepared separately by dissolving the polysaccharides in phosphate buffer solutions (0.3M) of pH 8, at a concentration of 12.5 g/L. Standard preservatives and Propyleneglycol were also added to the system with ascorbic acid. The stability of both the systems was studied by following the rheological characteristics with time for a period of 12 weeks at ambient temperature and 45°C. The stability of ascorbic acid was evaluated by HPLC analysis during this period. For both systems an amount of 64% and 25% of ascorbic acid were recovered at ambient temperature and 45°C respectively for a period of 12 weeks indicating the better stability of the hydrogel. The hydrogels registered a steady pH of 4.5 during this period. The dynamic rheological analysis further confirmed the stability of the binary hydrogel system even after 12 weeks. The release of ascorbic acid was also evaluated at a temperature of 20°C and 32°C for a period of 24h using Franz diffusion cell. The results demonstrated little permeation of ascorbic acid, showing prospects for possible applications in cosmetic industry as a stable hydrogel

Diluted Thermopressurized Phosphoric Acid: A Gentle Proton Donor for Polysaccharide Acid Depolymerization and (Bio)processing

Phosphorus is a very important element for several metabolic pathways in all living organisms as exemplified by DNA, RNA, glucose and fructose-P, and adenosine triphosphate (ATP). The whole metabolism of phosphate in any living organism involves the catalysis carried out by many enzymes, such as kinases, pyrophosphorylases, isomerases, and phosphatases. Symptoms of hypophosphatemia include neurological dysfunction and disruption of muscle and blood cells and could be caused by malnutrition, failure to absorb phosphate, and metabolic syndromes. Phosphoric acid is widely used as an acidifying agent in a variety of pharmaceutical formulations as an acidulant, flavor, and synergistic antioxidant and sequestering. At the laboratorial and industrial territories, due to safety precautions, phosphoric acid may be considered a valid acid alternative for stronger and risky acids such as sulfuric, hydrochloric, and nitric acids. Furthermore, phosphoric acid, among the mineral acids, is less corrosive for steel and all goods made therefrom. Taking into account all these favorable arguments, the applied research at our laboratory (LQBB) is focused, with success, in the utilization of much diluted and moderately thermopressurized phosphoric acid (o-PA) in the pretreatment of polysaccharides for many biotechnological, as oligosaccharides production, important prebiotics for the human gastrointestinal tract

Hidrogéis Binários de Xantana e Galactomananas com incorporação de curcumina visando uso tópico

Resumo: O presente trabalho teve como objetivo avaliar as propriedades dos hidrogéis binários obtidos pela mistura de xantana e galactomanana comercial de alfarroba (Ceratonia siliqua) (XL) ou xantana e galactomanana de guapuruvu (Schizolobium parahybae) (XG). A galactomanana de guapuruvu apresenta características estruturais semelhantes à galactomanana de alfarroba, muito usada na indústria alimentícia e farmacêutica, entre outras aplicações. Os hidrogéis XG e XL foram usados como veículos para curcumina (CUR), um fármaco hidrofóbico. A CUR foi incorporada através de três formas diferentes: através de um sistema micelar, originando o hidrogel XLSC; através de uma microemulsão, originando os hidrogéis XLMC e XGMC; e por simples solubilização em etanol e posterior adição ao hidrogel, originando os hidrogéis XLEC e XGEC. Todos os hidrogéis apresentaram a estrutura reológica de gel, onde G' é maior do que G", em todas as frequências testadas. A CUR foi escolhida, como fármaco modelo, pela sua conhecida ação antiinflamatória e efeito antioxidante e por apresentar baixa toxicidade. Pela via tópica produz resultados favoráveis no tratamento de psoríase, além de ser efetivo no tratamento de acnes, rosácea e diminuição de rugas. Extratos de Curcuma longa possuem três diferentes curcuminóides, curcumina (CUR), demetoxicurcumina e bisdemetoxicurcumina. Foi desenvolvida e validada com sucesso uma metodologia analítica dos curcuminóides incorporados nos hidrogéis por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), com linearidade da faixa de 1 - 100 ng/mL. Os limites de detecção e quantificação foram estimados em 0,21 e 0,63 ng/mL, respectivamente, para CUR. A precisão e exatidão foram adequadas (recuperação dos curcuminóides de 98,77%) e indicativas da estabilidade do fármaco, mantendo boa resolução entre o analito e os produtos de degradação formados nos testes de estresse. O teor de curcuminóides, recuperados e quantificados por CLAE, foi em média de 100,94% a partir dos hidrogéis binários XLEC, XLMC, XGEC e XGMC. Foi demonstrada a estabilidade dos hidrogéis, assim como a estabilidade química dos curcuminóides, por 45 dias a 45°C. A análise de permeação in vitro dos curcuminóides apresentou absorção dérmica em membranas de orelha de porco, a partir de XLEC, XLMC, XGEC e XGMC. O teor dos curcuminóides no estrato córneo, epiderme e derme foi entre 2,15 ?g/mL a 2,50 ?g/mL. A toxicidade dos hidrogéis binários foi testada pelo ensaio de agarose overlay e XG, XLEC, XLMC, XGEC e XGMC não apresentaram reatividade. A ação anti-inflamatória dos curcuminóides, veiculados nestes hidrogéis, foi investigada pelo ensaio in vivo de edema de orelha de camundongo e foi observado um perfil farmacológico semelhante ao da dexametasona (56,0%) para o hidrogel XGMC (63,2%). Os hidrogéis XGEC e XLEC tiveram um efeito antiedematogênico (76,8% e 83,6%, respectivamente), superior a dexametasona (56,0%), confirmando a ação anti-inflamatória dos curcuminóides. Através deste trabalho, foi demonstrado que os hidrogéis binários XG e XL são um veículo hidrofílico potencial para a administração tópica de fármacos hidrofóbicos, com liberação prolongada, e propiciando a estabilidade química dos curcuminóides. Sendo que XGMC e XLMC não possuem a adição de etanol na sua formulação para incorporação da curcumina (fármaco lipofílico), podendo ser aplicado sobre peles sensíveis, com é o caso de peles psoriáticas

Hidrogéis binários de polissacarídeos visando estabilidade e liberação de ácido ascórbico

Orientadora : Joana Lea Meira SilveiraDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica. Defesa: Curitiba, 2007Inclui bibliografiaResumo: As galactomananas apresentam soluções viscosas em baixas concentrações e são empregadas como espessantes, formadoras de gel quando em sinergia com outros biopolímeros, emulsificantes, estabilizantes, floculantes e ligantes. Entre as galactomananas utilizadas comercialmente destaca-se o guar, obtido de sementes de Cyamopsis tetragonolobus. Apresenta relação Manose:Galactose (M:G) de 1,5:1, com cadeias laterais de galactose distribuídas de forma randômica, capaz de formar interações inter e intramoleculares com outras gomas. O laboratório de Química de Carboidratos Vegetais do Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular da UFPR caracterizou a estrutura de galactomananas de sementes de mais de 30 espécies nativas, entre elas Mimosa scabrella (bracatinga) que foi usada no presente trabalho. Estas foram obtidas através da dispersão das sementes em sistema aquoso e sua composição monossacarídica foi caracterizada, confirmando a relação M:G - 1,1:1. Baseado em estudos de interação das galactomananas de M. scabrella com a xantana, (polissacarídeo obtido de fonte microbiana Xantomonas campestris), foi demonstrado uma forte interação entre eles, com acréscimo de 32% na viscosidade sobre o valor calculado, apesar do elevado conteúdo de galactose da galactomanana. O presente trabalho utiliza o sistema xantana - galactomanana como matriz para liberação de ácido ascórbico (vitamina C). O ácido ascórbico (AA) é co-fator da hidroxilação das unidades de prolina e lisina do pró-colágeno, promovendo a conformação de tripla hélice das fibras de colágeno maduras e previne a formação de radicais livres, ação intimamente relacionada às propriedades antioxidantes deste composto, atuando como doador de elétrons e reagindo com radicais oxidativos. Porém há uma grande desvantagem no seu uso pelo fato de ser muito instável. Vários fatores podem influenciar a degradação do AA, tal como altas temperaturas de estocagem, luz, altos valores de pH, presença de oxigênio dissolvido e de íon metálicos, particularmente íons cúpricos e férricos. Foram preparados géis binários de xantana - galactomanana de guar (X:GG) e de bracatinga (X:GB). Os polissacarídeos foram dissolvidos isoladamente em tampão fosfato de potássio (KP) 0,3M pH8 (12,5 g/L) e misturados entre si para obtenção do gel. Foram adicionados ao sistema propilenoglicol e conservantes. A este sistema foi adicionado o AA. A estabilidade do sistema foi avaliada por análises do teor de AA em HPLC, pH, coloração e análises reológicas durante 12 semanas em temperatura ambiente e 45°C. A recuperação do ácido ascórbico para os ensaios a temperatura ambiente e 45°C apresentaram resultados satisfatórios com pH do gel estável. As análises reológicas em sistema dinâmico demonstraram a manutenção do gel após 12 semanas. A liberação do AA foi avaliada através de células de difusão de Franz a temperatura de 20°C e 32°C por um período de 24 h. Estes resultados demonstram um hidrogel estável e tornam o experimento aplicável na indústria cosmética devido indicar permeação de AA.Abstract: Galactomannans are widely utilized as emulsifiers, stabilizers, flocculants or as binders in cosmetic industry as well as synergistic gel thickeners in biopolymers since they form viscous aqueous solutions even in low concentrations. The most common commercially utilized galactomannan is from the guar gum of Cyamopsis tetragonolobus seeds. It contains Mannose and Galactose (Man: GAL) in the ratio of 1.5:1.0 with galactose forming the branched side chains capable of forming inter or intramolecular interactions with other gums. The galactomannan from the seeds of Mimosa scabrella (bracatinga) was selected for the present study from about 30 native species of seed galactomannans isolated and characterized in our laboratory. The aqueous extract of the bracatinga seeds was analysed for the chemical composition and obtained a Man:Gal ratio of 1.1:1.0. Viscosity studies of the blends of this galactomannan with Xanthan showed a considerable increase (32%) in viscosity compared to galactomannans from bracatinga alone in solution inspite of the higher content of galactose. Xanthan-galactomannan binary system was used as a matrix for the first time to study the controlled release of ascorbic acid (Vitamin C). Ascorbic acid is essential for the hydroxylation of proline and lysine of the pro-collagen in promoting the formation of the triple helix conformation of the collagen. It prevents the formation of free radicals by a mechanism closely related to the antirust properties, acting as electron donor to combine with oxidative radicals. However it has a great disadvantage, being unstable at high temperature, pH >7, dissolved oxygen and in presence of light and Cu ++and Fe++. The binary hydrogels of galactomannan of guar (X:GG) or bracatinga (X:GB) with xanthan were prepared by mixing the polysaccharide solutions, which had been prepared separately by dissolving the polysaccharides in phosphate buffer solutions (0.3M) of pH 8, at a concentration of 12.5 g/L. Standard preservatives and Propyleneglycol were also added to the system with ascorbic acid. The stability of both the systems was studied by following the rheological characteristics with time for a period of 12 weeks at ambient temperature and 45°C. The stability of ascorbic acid was evaluated by HPLC analysis during this period. For both systems an amount of 64% and 25% of ascorbic acid were recovered at ambient temperature and 45°C respectively for a period of 12 weeks indicating the better stability of the hydrogel. The hydrogels registered a steady pH of 4.5 during this period. The dynamic rheological analysis further confirmed the stability of the binary hydrogel system even after 12 weeks. The release of ascorbic acid was also evaluated at a temperature of 20°C and 32°C for a period of 24h using Franz diffusion cell. The results demonstrated little permeation of ascorbic acid, showing prospects for possible applications in cosmetic industry as a stable hydrogel

Hidrogéis binários de polissacarídeos visando estabilidade e liberação de ácido ascórbico /

Orientadora : Joana Lea Meira SilveiraDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica. Defesa: Curitiba, 2007Inclui bibliografi