Encapsulação simultânea de compostos hidrofílicos e hidrofóbicos em Micropartículas Multicompartimentadas pela PLLA e Amido Reticulado

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014.Partículas compartimentadas têm recebido considerável esforços para asua elaboração, síntese e aplicação como sistemas carreadores de fármacos.Uma estrutura multicompartimentada apresenta diversas vantagenssobre particular de um único compartimento, como por exemplo, encapsulaçãode uma grande variedade de compostos, tanto hidrofílicos quantohidrofóbicos, em uma única partícula. Neste trabalho, um sistemacontendo múltiplos compartimentos para encapsulação e liberação modificadade compostos hidrofílicos e hidrofóbicos foi proposto. Micropartículasmúlticompartimentadas foram obtidas a partir da encapsulaçãode nanocápsulas em micropartículas, permitindo a encapsulaçãosimultânea de fármacos não-compatíveis em uma única estrutura. Nanocápsulas(NCs) de amido reticulado com núcleo aquoso e tamanho emtorno de 200 nm foram preparadas a partir da polimerização interfacialcom 2,4- tolueno diisocianato (TDI) usando a técnica de miniemulsãoinversa. A estrutura casca-núcleo foi confirmada por microscopia eletrônicade varredura (SEM). Os resultados revelaram que as NCs apresentaramalta eficiência de encapsulação de componentes hidrofílicos.As NCs foram encapsuladas em micropartículas (MPs) de poli(ácidoláctico) PLLA. MPs monodispersas de PLLA com tamanho em torno de5 µm foram preparadas a partir da técnica de membrana porosa SPGseguida de evaporação de solvente. A investigação de eficiência de encapsulação(EE) das NCs em micropartículas (em torno de 85 %) foipossível com o uso de um marcador hidrofílico, sulforodamina 101, preencapsuladonas NCs de amido reticulado. Espectroscopia de fluorescência,SEM e microscopia confocal de varredura a laser (CLSM) foramessenciais na caracterização das micropartículas multicompartimentadas.Modificações na superfície das NCs foram realizadas, resultando em umaumento da EE, em torno de 90 %. Isoniazida e rifampicina foram osfármacos modelos coencapsulados. A biodegradabilidade do sistemamulticompartimentado foi avaliada na presença de a-amilase e proteinaseK. A escolha dos dois polímeros (amido e PLLA) para o desenvolvimentoda partícula multicompartimentada proporcionou uma degradaçãoenzimática seletiva. O sistema desenvolvido se apresentou versátil epotencial na coencapsulação e liberação combinada de compostos hidrofílicose hidrofóbicos e/ou nanocápsulas desencadeada por degradaçãoenzimática.Abstract : Compartiment particle have received considerable efforts for its elaboration, systhesis and application as drug carriers systems. A multicompartiment structure offer several advantages compared to single compartment particles, such as, encapsulation of a wide range of compounds, including hydrophilic and hydrophobic in the same particle. In the present work, a modified drug delivery system for administration of hydrophilic and hydrophobic drugs in the same device was proposed. Multicompartimentalized microparticles were achieved encapsulating nanocapsules into microparticles, allowing the simultaneous encapsulation of non-compatible compounds in the same structure. 200 nm aqueous-core nanocapsules (NCs) composed of cross-linked starch, were prepared by inverse miniemulsion polymerization using 2,4-toluene diisocianate(TDI). The core-shell structure was confirmed by scanning electron microscopy (SEM). The results revealed that the obtained NCs acchieved high encapsulation efficiency of hydrophilic compound. The NCs were entrapped into poly(lactic acid) PLLA microparticles (MPs). Monodisperse PLLA MPs were prepared using SPG membrane approach followed by solvent evaporation technique. The evaluation ofencapsulation efficiency (EE) of NCs into the MPs (around 85 %) was possible using a fluorescence dye, sulforhodamine 101, which was previously encapsulated into the NCs. Fluorescence spectroscopy, SEM and confocal laser scanning microscopy (CLSM) were essencial for the characterization of multiple compartiments particles. Surface modificationof NCs were performed and increased the EE of NCs into PLLAMPs to around 90 %. Isoniazid and rifampicin were the model drugs coencapsulated. The biodegradability of the multiple compartment system was investigated in the presence of a-amylase and proteinase K. The choice of the polymers (starch and PLLA) for the development of the multicompartiment particle provided a selective enzymatic degradation.The developed system showed potencial for coencapsualtion and combined delivery of hydrophilic and hydrophobic drugs and/or nanocapsules triggered by enzymatic degradation

Síntese de nanopartículas de Poli(Acetato de Vinila) via polimerização em miniemulsão

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2010Nanopartículas poliméricas, tais como nanocápsulas e nanoesfe-ras, apresentam grande potencial de aplicação em diversas áreas, como por exemplo, na liberação controlada de fármacos. Para tanto, diversas técnicas para obtenção de nanopartículas poliméricas podem ser aplica-das. Entretanto, o processo de polimerização em miniemulsão apresenta diversas vantagens, entre elas, a encapsulação de compostos hidrofóbi-cos em apenas uma etapa. Dessa forma, este trabalho propõe o estudo da polimerização em miniemulsão de acetato de vinila a 70oC aplicando-se diferentes agentes hidrofóbicos para retardar a degradação difusional, tais como Miglyol 812, óleo de castanha do Pará e hexadecano. Para aumentar a estabilidade da miniemulsão contra coalescência, diferentes surfatantes e procedimentos de adição destes foram avaliados. Os surfa-tantes aplicados apresentam valores distintos de balanço hidrofílico-lipofílico, HLB, sendo a lecitina, surfatante hidrofóbico e Tween 80, hidrofílico. A combinação destes surfatantes apresenta resultados satis-fatórios na obtenção de nanopartículas estáveis. Adicionalmente, foi estudado o efeito de diferentes iniciadores, tais como 2,2'-azo-bis-isobutironitrila e peróxido de potássio. Os resultados obtidos evidenciam que a cinética da reação depende fortemente do tipo de iniciador aplica-do. O uso de um estabilizador polimérico também foi avaliado, diversos tipos de poli(álcool vinílico) com diferentes graus de hidrólise e massa molar foram aplicados. A concentração ótima de estabilizador poliméri-co foi encontrada, sendo que acima desta, observou-se a formação de agregados de poli(álcool vinílico). Análises por microscopia eletrônica corroboram tais resultados. Com objetivo de aumentar a resistência me-cânica do polímero, monômero trifuncional foi aplicado. Análises de teor de gel comprovaram que o mesmo reticula o poli(acetato de vinila) satisfatoriamente. Finalmente, a encapsulação de progesterona em nano-partículas poliméricas foi realizada adicionando-se o hormônio na for-mulação da miniemulsão. Os resultados obtidos revelam que a polimeri-zação de acetato de vinila em miniemulsão se apresentou versátil na encapsulação de componentes hidrofóbicos em apenas uma etapa

Encapsulation of aqueous-core nanocapsules in PLLA multicompartments microparticles

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Adição de hidrocolóides em pães sem glúten seguido de enriquecimento com polpa de abacate (persea americana mill) / Addition of hydrocolloids in gluten-free breads followed by enrichment with avocado pulp (persea americana mill)

A doença celíaca é uma enteropatia crônica, que afeta o intestino delgado de indivíduos geneticamente predispostos. É ocasionada pela ingestão do glúten e possui uma única forma de tratamento, uma dieta livre das proteínas deste composto. Por isso, procura-se desenvolver produtos, isentos de glúten que possuam alto valor nutricional e características estéticas aceitáveis pelo consumidor. Neste estudo buscou-se otimizar a concentração de hidrocolóides em formulações de pães isentos de glúten para posterior enriquecimento com polpa de abacate (Persea americana Mili). A otimização ocorreu por meio de um planejamento fatorial completo 22. Análises físico químicas foram realizadas na polpa de abacate e posteriormente através de um planejamento de misturas binário incorporada aos pães. Verificou-se que a goma xantana não apresentou efeito sobre as características reológicas desejadas e por isso, não foi utilizada. Os resultados observados apontaram para a menor concentração de hidroxipropilmetilcelulose como a região de maior volume e menor firmeza nos pães.  Com a adição da polpa observou-se um aumento nos teores de umidade, cinzas, proteína bruta e lipídeos e uma ótima razão entre os ácidos graxos das famílias n-6 e n-3. Por meio da função de desejabilidade o ensaio do ponto centroide do planejamento de misturas  foi caracterizado como a melhor formulação nas respostas volume específico e firmeza do miolo do pão.. Com base nos resultados conclui-se que com a incorporação da polpa de abacate ocorreu um aumento no valor nutricional dos pães e que a menor concentração de hidroxipropilmetilcelulose contribuiu para a formação de um pão com maior volume e menor firmeza

Design of cross-linked starch nanocapsules for enzyme-triggered release of hydrophilic compounds

Cross-linked starch nanocapsules (NCs) were synthesized by interfacial polymerization carried out using the inverse mini-emulsion technique. 2,4-toluene diisocyanate (TDI) was used as the cross-linker. The influence of TDI concentrations on the polymeric shell, particle size, and encapsulation efficiency of a hydrophilic dye, sulforhodamine 101 (SR 101), was investigated by Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy, dynamic light scattering (DLS), and fluorescence measurements, respectively. The final NC morphology was confirmed by scanning electron microscopy. The leakage of SR 101 through the shell of NCs was monitored at 37 °C for seven days, and afterwards the NCs were redispersed in water. Depending on cross-linker content, permeable and impermeable NCs shell could be designed. Enzyme-triggered release of SR 101 through impermeable NC shells was investigated using UV spectroscopy with different α-amylase concentrations. Impermeable NCs shell were able to release their cargo upon addition of amylase, being suitable for a drug delivery system of hydrophilic compounds