Search

Anexos Orientadora: Maria Rita Sierakowski Tese(doutorado) - Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciencias Biológicas. Curso de Pós-graduaçao em Bioquímica Inclui biliografia Resumo: As galactoxiloglucanas (XG) são polissacarídeos com potenciais aplicações industriais e, neste estudo, foram analisadas em termos de composição química, estrutura e algumas propriedades físico-químicas. As XG extraídas de sementes de H. courbaril (Jatobá), colhidas em diferentes regiões do Brasil, a saber: da reserva de Foz do Chopin, Estado do Paraná (HC-I), Cuiabá (HC-II) e Sinop/Estado do Mato Grosso (HC-III), Natal/Estado do Rio Grande do Norte (HC-IV), Fortaleza/Estado do Ceará (HC-V) e de T. indica (TM) de Conceição de Almeida/Estado da Bahia. Através das análises por HPSEC-MALLS e de viscosidade intrínseca observamos que as amostras aquecidas a 85°C por 2h apresentam redução da agregação molecular. O valor de razão característica (Co") para a XG de Tamarindo menor que o das amostras de Jatobá, provavelmente, é devido à presença de uma série única de oligossacarídeos em XG de sementes de jatobá (XX XXG ), que gera, possivelmente, uma molécula mais rígida quando comparada com a de Tamarindo. A oxidação seletiva da HC-I com o radical TEMPO (2,2,6,6- tetrametilpiperidinil-1-oxil) gerou produtos com 3,0; 5,4 e 9,5% de grupos carboxila em C-6, como determinado colorimetricamente e por titulação com NaOH. As análises de Mw dos polieletrólitos mostraram uma redução do seu valor, e o aumento do ângulo de inclinação entre o Rg e a Mw, mostrou que o processo de oxidação gera uma molécula mais rígida, partindo de uma conformação mais ao acaso (polímero nativo) para uma molécula com conformação em bastão (polímero oxidado), o que pode ser explicado pela presença e repulsão de cargas sobre a superfície da molécula. Nas cinéticas termogravimétricas, utilizando a equação de Arrhenius, foi observado um aumento na Ea do processo de degradação dos polímeros oxidados, o qual é diretamente proporcional ao grau de oxidação e coerente com o mecanismo de degradação. O teor de amilose para diferentes amidos foram determinados colorimetricamente, como sendo 27% para o amido de milho comum, 80% para o amido de milho com altos teores de amilose, traços para o amido de milho com altos teores de amilopectina, 36% para o amido de cará, e 24% para o amido de mandioca. Nas análises por DSC utilizando diferentes taxas de aquecimento (2,5; 3,0; 4,0 e 5,0ºC/min), através da equação de Arrhenius, observou-se que o amido de cará tem uma maior E a de gelatinização, quando comparado aos outros amidos e, também, uma menor constante de velocidade (s-1), mostrando um processo de gelatinização relativamente lento a altas temperaturas e dependente do teor de amilose. As misturas galactoxiloglucanas-amidos, avaliadas por medidas reológicas em sistema dinâmico oscilatório, mostraram uma interação sinérgica positiva quando em presença de amidos ricos em amilose (amido de cará e de milho rico em amilose), e negativa quando em presença de amidos com altos teores de amilopectina (amido de milho rico em amilopectina e de mandioca). As melhores propriedades das misturas foram comprovadas por análises reológicas dinâmicas e por digestão com (alfa)-amilase. Abstract: Galactoxyloglucan (XG) is a polysaccharide with potential industrial applications, which in this study was extracted from the seeds of H. courbaril (Jatobá) harvested from trees growing at different locations in Brazil. They were from Foz do Chopin Forest Reserve, State of Paraná (HC-I), Cuiaba (HC-II) and Sinop/State of Mato Grosso (HC-III), Natal/State of Rio Grande do Norte (HC-IV), Fortaleza/State of Ceará (HC-V) and T. indica (TM) from Conceição de Almeida/State of Bahia - Brazil. We observed by HPSEC-MALLS and intrinsic viscosities results that when samples were heated at 85°C for 2 h there was a reduction of aggregation. The Tamarind XG showed a lower value of C (infinite) in relation of that from Jatobá, probably due the presence of an unique oligossacharide series in the H. courbaril samples (XX XXG ), that possibly generates a more rigid molecule when compared with that of T. indica. Selective TEMPO radical oxidation (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1 -oxyl) at C-6 of HCI galactoxyloglucan gave products with 3.0, 5.1 and 9.5% of carboxyl groups, as determined colorimetrically. Molecular mass analyses showed a decrease in the Mw of the oxidized galactoxyloglucans and an increase in angular fit from the RMS ratio versus molar mass plot. This indicated that the oxidation process generated a more rigid structure, going from a random coil in the native polymer to a rod conformation in the oxidized samples, probably due to the polyanionic structure. Thermogravimetric kinetics of degradation was obtained using the Arrhenius equation and an increase in the degradation rate, was apparently directly dependent on the oxidation level. The amylose level in the starch samples were, 27% for corn starch; 80% for corn starch rich in amylose; traces of amylose for corn starch rich in amylopectin, 36% for yam starch and 24% for cassava starches. A gelatinization study were carried out from starch samples by DSC using different heating rates (2.5, 3.0, 4.0 and 5.0ºC/min), to obtain, by the Arrhenius equation, the activation Energy (Ea) of this process. Yam starch show a more energetic process of gelatinization when compared to others starches and have also a lower rate constant (s-1), indicating a relative slow process of gelatinization at higher temperatures. The mixtures galactoxyloglucan-starches showed a positive synergic interaction dependent of the amylose content (cara and amilose corn starch). These interactions were observed by dynamic rheological analysis and by digestion with (alfa)-amylose.

Orientador: Prof. Dr. Rilton Alves de Freitas Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa : Curitiba, 27/01/2022 Inclui referências: p. 82-88 Resumo: As emulsões são sistemas coloidais compostos por uma fase contínua e outra dispersa que estão presentes em alimentos do cotidiano - exemplos dessas emulsões incluem a manteiga, sorvetes e maioneses. Embora a separação de fases em sistemas poliméricos seja um problema encontrado industrialmente, um tipo de emulsão que ainda não está presente na indústria alimentícia são as de água em água (a/a), que são compostas por dois polímeros hidrofílicos, mas termodinamicamente incompatíveis entre si. Esses sistemas se manifestam de maneira particularmente promissora para a indústria alimentícia por abrirem a possibilidade do desenvolvimento de emulsões livres de uma fase oleosa. Alguns materiais se apresentam como alternativas para estabilizar tais sistemas a/a que separam fase, como é o caso das partículas proteicas que se adsorvem na interface pelo efeito Pickering. Aqui, são mostradas emulsões de amilopectina em xiloglucana estabilizadas por microgéis e nanofibrilas de ß-lactoglobulina (ß-lg). A amilopectina (AMP) é o principal componente do amido, um homopolissacarídeo que possui grande relevância industrial e nutricional. O outro polissacarídeo utilizado, a xiloglucana (XG), é obtido a partir do endosperma de sementes de tamarindo, material comercializado em países como a Índia e o Japão. A ß-lactoglobulina (ß-lg) é uma das proteínas presentes na fração solúvel do soro do leite bovino (WPI). No presente trabalho, diferentes fontes de xiloglucana foram utilizadas e foi possível comparar o efeito que a massa molar desses materiais tem na estabilidade das emulsões. As emulsões de AMP e XG foram avaliadas em diferentes valores de pH (4,0, 5,0, 6,0 e 7,0) a fim de comparar o efeito da morfologia de partículas esféricas e no formato de bastões em cada condição de pH. Baseando-se nos três diagramas de fase construídos, foi possível identificar que a separação de fases leva mais tempo para ocorrer ao aumentar a massa molar da xiloglucana utilizada. Ao comparar o efeito da morfologia da partícula utilizada, percebeu-se que as nanofibrilas apresentaram maior capacidade de se adsorver na interface, tanto por maiores períodos de tempo quanto em uma maior faixa de pH, visto que ao utilizar nanofibrilas se observou efeito Pickering quando o pH era maior do que 5,0, efeito não observado para os microgéis. Tal vantagem apresentada pelas fibrilas se deve ao seu maior ponto isoelétrico, além da sua morfologia de bastão que pode apresentar um maior número de pontos de contato na interface. Por meio da adição de diferentes concentrações salinas foi avaliado o efeito da blindagem dos potenciais repulsivos presentes na interface das partículas sobre a estabilidade das emulsões. Os resultados obtidos indicam que um dos parâmetros relevantes na estabilização das emulsões aqui avaliadas é a partícula proteica estar em um pH abaixo de seu ponto isoelétrico e ter a sua carga positiva mantida. Embora ainda exista muito a ser estudado e discutido, o presente trabalho se apresenta como um passo a mais rumo ao desenvolvimento de produtos alimentícios que sejam nutritivos, agradáveis sensoriamente, dietéticos e estáveis. Abstract: Emulsions are colloidal systems composed of continuous and dispersed phases. They are present in daily foods - examples of these emulsions include butter, ice cream, and mayonnaise. Although the phase separation in polymeric systems is an industrial problem, a type of emulsion that is not yet present in the food industry is the water-in-water (w/w), which is composed of two hydrophilic polymers that are thermodynamically incompatible with each other. These systems are particularly promising for the food industry as they open up the possibility of developing oily-free emulsions. Some materials present themselves as good alternatives to stabilize such phase-separated w/w systems, and that is the case of protein particles that adsorb at the interface by the so-called Pickering effect. Here, amylopectin (AMP) in xyloglucan (XG) emulsions were stabilized by ß-lactoglobulin (ß-lg) microgels and nanofibrils. Amylopectin is the main component of starch, a homopolysaccharide with industrial and nutritional relevance. The other polysaccharide used, xyloglucan, is obtained from the endosperm of tamarind seeds, a commercial material used and exported by countries such as India and Japan. ß-lactoglobulin is one of the proteins in the soluble fraction of bovine whey protein (WPI). In the present work, different sources of xyloglucan were used and it was possible to compare the effect that the molar mass of these materials had on the stability of the emulsions. The AMP and XG emulsions were evaluated at different pH values (4.0, 5.0, 6.0, and 7.0) in order to compare the effect of spherical and rod particle shapes in each condition of pH. Based on the three phase diagrams constructed, it was possible to identify that the phase separation takes longer to occur when increasing the molar mass of the xyloglucan used. When comparing the effect of the particle morphology, it was noticed that the nanofibrils showed a greater ability to adsorb at the interface, both for longer periods of time and in a greater pH range, since they stabilized the emulsions by the Pickering effect when the pH was higher than 5.0, while microgels did not. This advantage presented by fibrils is due to their higher isoelectric point, in addition to their rod morphology, which can present a greater number of contact points at the interface. Through the addition of different saline concentrations, the effect of screening the repulsive potentials present at the particle interface on the stability of the emulsions was evaluated. The results obtained indicate that one important parameter in the stabilization of the AMP and XG emulsions is that the protein particle is below its isoelectric point and has its positive surface potential preserved. Although there is still much to be studied and discussed, the present work presents itself as a step towards the development of food products that are nutritious, dietetic, and stable.

Orientador: Prof. Dr. Rilton Alves de Freitas Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa : Curitiba, 20/12/2021 Inclui referências: p. 105-114 Resumo: Neste trabalho foi avaliada a polimerização "in situ" de ácido acrílico (AA) na superfície de lipossomas catiônicos usando como iniciador H2O2/ ácido ascórbico, obtendo nanocápsulas de DODAB ou DODAB:DOPE recobertos com poli(ácido acrílico), e em uma segunda parte deste trabalho foi realizado o encapsulamento do fármaco comercial Anfotericina B (AmB), usado para o tratamento da Leishmaniose, uma doença infectocontagiosa, com a finalidade de obter proteção, dispersão e vetorização do fármaco. Inicialmente foi realizado um estudo sobre a adsorção de AA na superfície do lipossoma e filmes, em função da concentração de AA e do pH do meio, a adsorção foi quantificada em pH 4.4 e em concentrações > 2.0 mmol L-1. Na polimerização "in situ", o efeito do tamanho do lipossoma foi avaliado tanto pela conversão de AA a poli(ácido acrílico) e a cinética reacional e como resultado, para lipossomas maiores (200 nm) a conversão de AA foi reduzida, para os menores (100 ou 20 nm), a cinética de polimerização foi similar aos de condições homogêneas. As imagens obtidas pela técnica de microscopia de força atômica apresentaram modificação na forma, com estruturas menos esféricas depois da polimerização e com mudanças no tamanho. As massas molares dos polímeros formados foram afetadas, diminuindo em presença do lipossoma. Na segunda parte do trabalho, foi realizado o encapsulamento do fármaco Anfotericina B nos lipossomas DODAB e DODAB:DOPE, determinando que a encapsulação máxima atingida foi de 50%. Quando realizada a polimerização "in situ" o fármaco diminuiu sua concentração apresentando oxidação, consequentemente, parâmetros como temperatura, tempo foram ajustados, obtendo uma melhor condição de proteção ao fármaco com a fórmula de lipossoma DODAB junto com condições de reacionais para a polimerização de T= 40 °C e 1 hora de aquecimento. A nanocápsula obtida foi testada conseguindo estabilidade coloidal de 1 mês, e mudanças no potencial zeta e tamanho em pH 2 a 4, o qual não foi observado para o lipossoma de DODAB, nem para o sistema onde foi adsorvido um polímero pre-sintetizado. Concluindo que a nanocápsula obtida pela polimerização "in situ" apresenta uma grande vantagem de modular a liberação em pH baixos, bem como manter a estabilidade lipossomal. Abstract: In this work, the "in situ" polymerization of acrylic acid (AA) on the surface of cationic liposomes using H2O2/ascorbic acid as initiator was evaluated, obtaining nanocapsules of DODAB or DODAB:DOPE coated with poly(acrylic acid), and in a second part of this work, the encapsulation of the commercial drug Amphotericin B (AmB) was carried out, used for the treatment of Leishmaniasis, an infectious disease, in order to obtain protection, dispersion and vectorization of the drug. Initially, a study was carried out on the adsorption of AA on the surface of the liposome and films, as a function of the concentration of AA and the pH of the medium, the adsorption was quantified at pH 4.4 and at concentrations > 2.0 mmol L- 1. In "in situ" polymerization, the effect of liposome size was evaluated both by the conversion of AA to poly(acrylic acid) and reaction kinetics and as a result, for larger liposomes (200 nm) the AA conversion was reduced, for the (100 or 20 nm), the polymerization kinetics were similar to those under homogeneous conditions. The images obtained by the atomic force microscopy technique showed changes in shape, with less spherical structures after polymerization and with changes in size. The molar masses of the polymers formed were affected, decreasing in the presence of the liposome. In the second part of the work, the drug Amphotericin B was encapsulated in DODAB and DODAB:DOPE liposomes, determining that the maximum encapsulation achieved was 50%. When performed the polymerization "in situ" the drug concentration decreased, showing oxidation, consequently, parameters such as temperature, time were adjusted, obtaining a better protection condition for the drug with the DODAB liposome formula together with reaction conditions for the polymerization of T = 40 °C and 1 hour of heating. The obtained system was tested achieving colloidal stability of 1 month, and changes in zeta potential and size at pH 2 to 4, which was not observed for the DODAB liposome, neither for the system where a pre-synthesized polymer was adsorbed. In conclusion, the nanocapsule obtained from "in situ" polymerization has a great advantage in modulating the release at low pH, as well as maintaining liposomal stability.

Orientador: Prof. Dr. Francisco de Assis Marques Coorientador: Prof. Dr. Rilton Alves de Freitas Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa : Curitiba, 29/03/2021 Inclui referências: p. 190-203 Resumo: A produção de alimentos desempenha um papel essencial no crescimento e desenvolvimento da economia de qualquer país. A agricultura é praticada desde os tempos antigos e, desde então, vários recursos foram adotados para melhorar o rendimento da produção e o controle de pragas e doenças agrícolas. O surgimento de diversos fitopatógenos abriram caminhos para a introdução de um número elevado de pesticidas, incluindo fungicidas, herbicidas, repelentes e inseticidas. Entretanto, esses pesticidas podem causar danos severos ao ecossistema devido à sua alta persistência no local em que são aplicados. Nas últimas décadas emergiram alternativas a esses produtos químicos tóxicos. Dentro dessas estratégias estão os óleos essenciais. Os óleos essenciais são uma mistura complexa de substâncias naturais extraídas de plantas, que tem como um dos papeis fundamentais a proteção dessas plantas. Essas substâncias, isoladas ou mesmo a mistura, são conhecidas por suas excelentes atividades biológicas, como atividade antimicrobiana, antioxidante, terapêutica e repelente. No entanto, existem alguns fatores limitantes para a sua aplicabilidade, entre eles a volatilidade, oxidação, odor e baixa solubilidade em água. Para superar essas limitações podem ser adotadas estratégias de encapsulação dessas substâncias em escala nanométrica. Além de proporcionar uma proteção, a nanoencapsulação aumenta a biodisponibilidade dos ativos e a interação, devido à maior área superficial, com o sítio alvo, entre outros. Nesta direção, no presente trabalho foram desenvolvidas metodologias baseadas na encapsulação de compostos majoritários dos óleos essenciais: cravo da índia (Syzygium aromaticum, L. - eugenol) e coentro (Coriandrum sativum L. - linalol e 1-decanol). O linalol e o 1-decanol, foram previamente identificados como constituintes majoritários das sementes e das folhas do coentro, respectivamente. As nanocápsulas foram obtidas utilizando os métodos de autoassociação Layer-by-Layer e deposição interfacial e a partir de biopolímeros como a quitosana, carboximetilcelulose e poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato). Foram desenvolvidas sete formulações e a liberação in vitro dos compostos a partir das nanocápsulas, em geral, se mostrou rápida nos tempos iniciais seguida por uma liberação mais gradual. Ao contrário do linalol e 1-decanol, o eugenol apresentou melhor percentual de atividade antioxidante pelos métodos de captura de radicais livres (DPPHo e ABTSo+). Quando encapsulado, esse percentual foi observado em menor intensidade, possivelmente devido à proteção que os biopolímeros exercem sobre o composto retardando sua liberação para o meio. Em geral, os três compostos, eugenol, linalol e 1-decanol quando encapsulados, apresentaram maior efeito inibitório sobre o crescimento de micro-organismos patogênicos (Aspergillus niger, Candida albicans, Gliocladium sp, Trichoderma sp, Monilinia fructicola, Staphylococcus aureus e Escherichia coli) do que quando os compostos livres. Além disso, as nancápsulas na ausência dos compostos também exerceram uma boa atividade antimicrobiana. Contra os insetos (Bemisia tabaci), as nanocápsulas contendo linalol e 1-decanol exerceram atividade repelente, entretanto, as formulações necessitam ser aprimoradas. Em linhas gerais, este trabalho pode abrir novos caminhos para o encapsulamento de compostos naturais que apresentam potencial no controle de pragas e doenças em alimentos, aumentando a vida útil desses produtos e ampliando a segurança alimentar, tornando-se, consequentemente, uma metodologia viável frente a agentes químicos tóxicos. Abstract: Food production plays an essential role in the growth and development of any country's economy. Agriculture has been practiced since ancient times, and since then, various resources have been adopted to improve production yields and control agricultural pests and diseases. The emergence of several phytopathogens opened the way for the introduction of many pesticides, including fungicides, herbicides, repellents, and insecticides. However, these pesticides can cause severe damage to the ecosystem due to their high persistence in the place where they are applied. In the last decades, biological strategies have emerged as an alternative to these toxic chemicals. Within these strategies are essential oils. Essential oils are a complex mixture of natural substances extracted from plants, which have as one of the fundamental roles the protection of these plants. These substances, isolated or even the mixture, are known for their excellent biological activities, such as antimicrobial, antioxidant, therapeutic and repellent activities. However, there are some limiting factors for its applicability, including volatility, oxidation, aromatic odor, and low solubility. To overcome these limitations, encapsulation strategies for these substances on a nanometer scale can be adopted. In addition to providing protection, nanoencapsulation increases the bioavailability of actives and the interaction, due to the greater surface area, with the target site, among others. In this direction, the present work developed methodologies based on the encapsulation of major compounds of essential oils: Syzygium aromaticum, L. (eugenol) and Coriandrum sativum, L. (linalool and 1-decanol). Linalool and 1-decanol were previously identified as major constituents of coriander seeds and leaves, respectively. The nanocapsules were obtained using the Layer-by-Layer self-assembly and interfacial deposition methods and from biopolymers such as chitosan, carboxymethylcellulose and poly(3- hydroxybutyrate-co-3-hydroxyivalerate). Seven formulations were developed and the in vitro release of compounds from nanocapsules, in general, was fast in the initial times, followed by a more gradual release. Unlike to linalool and 1-decanol, eugenol showed a better percentage of antioxidant activity by free radical scavenging methods (DPPHo and ABTSo+). When encapsulated, this percentage was observed in lower intensity, possibly due to the protection that biopolymers exert on the compound, delaying its release to the environment. In general, the three compounds, eugenol, linalool and 1-decanol, when encapsulated, had a greater inhibitory effect on the growth of pathogenic microorganisms (Aspergillus niger, Candida albicans, Gliocladium sp, Trichoderma sp, Monilinia fructicola, Staphylococcus aureus and Escherichia coli) than when free compounds. Furthermore, nancapsules in the absence of the compounds also exerted a good antimicrobial activity. Against insects (Bemisia tabaci), the nanocapsules containing linalool and 1-decanol exerted a certain repellent activity, but the formulations need to be improved. The nanocapsules containing linalool and 1-decanol exerted repellent activity, however, the formulations need to be improved. In general terms, this work can open new paths for the encapsulation of natural compounds that have potential to control pests and diseases in food, increasing the shelf life of these products and increasing food safety, thus becoming a viable methodology to toxic chemical agents.

Orientador: Dr. Rilton Alves de Freitas Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas. Defesa : Curitiba, 16/03/2020 Inclui referências: p. 86-100 Resumo: Estabilidade e uma das primeiras condicoes que se deve ser avaliada no desenvolvimento de produtos cosmeticos. Entretanto a avaliacao da estabilidade fisica e um processo longo onde formulacoes nas etapas iniciais, e preparada em escala laboratorial e armazenado em diferentes condicoes de temperatura e iluminacao para ser analisado sob varios parametros em periodos de tempo de armazenamento especificos. Emulsoes cosmeticas sao sistemas termodinamicamente instaveis formados pela mistura de duas fases liquidas imisciveis. O estudo presente se propoe em verificar a correlacao entre parametros reologicos e a estabilidade de emulsoes cosmeticas para propor um protocolo de identificacao de instabilidade fisica prematura. Para os experimentos, uma formula do formulario Nacional da farmacopeia brasileira foi selecionada e a instabilidade foi simulada atraves do aumento do conteudo da fase oleosa em relacao com a fase aquosa. Logo, oito formulacoes foram preparadas para que se fossem avaliados durante um periodo de 182 dias os parametros reologicos com ciclos aquecimento e resfriamento; medidas de tamanho de goticulas por microscopia optica e pelo metodo de difracao de Fraunhofer; medidas de pH e condutividade e centrifugacao. Os perfis de varreduras de amplitude demonstram que apos 14 dias de producao ainda ha efeito de amadurecimento. Varreduras de frequencia mostram que o ponto de relaxacao nao e afetado pelo tempo de armazenamento apesar de haver um aumento em ambos modulo elastico e viscoso ser aparente em funcao do tempo. As varreduras de temperatura possibilitam inferir que a maioria das amostras sao sensiveis a temperatura porem algumas nao desestabilizam em funcao da mesma. A razao entre G__ e G_ (tan ?) aumenta em funcao da temperatura e reflete um loop para temperaturas maiores que 35 °C, indicando efeito de histerese termica. Medidas de tamanho de goticulas indicam distribuicao multimodal com a presenca de agregados para formulas com maior conteudo de oleo. Valores de condutividade e pH apresentam alta variancia ao longo do tempo e pH apresenta uma tendencia de diminuir ao longo do tempo de armazenamento. O uso de metodos reologicos como peca central no estudo da estabilidade de emulsoes cosmeticas pode vir a garantir a reducao da avaliacao da estabilidade fisica, tambem como aumentar os padroes de qualidade e aceitacao dos consumidores do produto. Palavras Chave: reologia; estabilidade; emulsao; triagem; O/A. Abstract: Stability is one of the first conditions that require investigation when developing new cosmetic products. However, stability assessment is a long process whereas formulations still in initial stages are prepared in laboratory scale, stored in different temperature and lighting conditions to by analyzed under various parameters in specific periods throughout storage time. Cosmetic emulsions are thermodynamically unstable systems formed by the mixture of two liquid immiscible phases. This study proposes to verify the correlation between rheological parameters and cosmetic emulsions stability, establishing a protocol to prematurely identify instability potential. For the experiments a formula from the National Form of the brazilian pharmacopoeia was selected and instability was simulated by increasing the content of the oily phase in relation to aqueous phase. Thus, eight formulations were prepared to be evaluated over a period of 182 days by oscillatory rheological parameters, with cycles of increasing and decreasing temperature; droplet size measurements by optical and polarized microscopy and Fraunhofer diffraction method; pH and conductivity measurements and centrifugation. Amplitude sweep curve profile demonstrate that after 14 days of creamy emulsion production there is still a ripening effect. Frequency sweeps shown that relaxation point is not affected by storage time, however a slight increase in the both elastic and viscous moduli is apparent over time. Temperature sweeps allow to infer that most samples are sensitive to temperature but some do not destabilize. The ratio between G__ and G_ (tan ?), increases as a function of temperature and presents a loop for temperatures above 35 °C, indicating a thermal hysteresis effect. Droplet size measurementes indicate multimodal distribution with the presence of aggregates in the formulations with higher oil content. Conductivity and pH values present a high variance and pH presents a small tendency in decrease for all formulas over the period of 182 days. The use of rheological methods as the centerpiece in the study of cosmetic emulsion stability may guarantee a reduction in stability assessment time as well as increase the quality standards and consumer acceptance of the product. Keywords: rheology; stability; emulsion; screening; O/W.

Orientador: Prof. Dr. Rilton Alves de Freitas Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas. Defesa : Curitiba, 30/04/2020 Inclui referências Resumo: A Idebenona é antioxidante análogo da coenzima Q10 (Ubiquinona), presente na cadeia de transporte de elétrons. Um grande desafio que se encontra no uso de tal fármaco é a sua baixa estabilidade em condições de prateleira, além de alta hidrofobicidade e potencial irritante. Assim, propõe-se o seu encapsulamento, a fim de facilitar sua aplicação e armazenamento. Para tal, sugeriu-se a criação de um sistema polimérico capaz de criar ambientes hidrofóbicos com os quais a idebenona possa interagir. Para a confecção deste sistema, optou-se pelo polímero natural goma guar, devido a seu baixo custo e facilidade de obtenção. Após a purificação, a modificação foi iniciada com a oxidação da goma com o reagente sistema TEMPO/NaClO em pH 9,3, a 3 ºC com purga de N2; e posterior alquilação utilizando dodecilamina e cianoborohidreto de sódio em pH 5,0 a 25 ºC. As reações foram otimizadas a fim de se determinar a melhor condição oxidativa para a geração de aldeídos que reajam pela via de aminação redutiva com a dodecilamina. Após a alquilação da galactomanana espera-se que as cadeias carbônicas da dodecilamina interajam entre si criando uma espécie de micela polimérica capaz de encapsular a idebenona. Após tal reação, a galactomanana oxidada (OX) e alquilada (ALQ) foram caracterizadas por FTIR e RMN, respectivamente, onde confirmou-se a ocorrência de reação pelo aumento da intensidade da banda a 1730cm-1 por FTIR e deslocamento do assinalamento do H-6 da manose livre por RMN. A capacidade surfactante da galactomanana alquilada foi comprovada por tensiometria, onde observou-se declínio da tensão superficial da solução a 1 mg mL-1 de aproximadamente 30 mN.m-1 quando comparada à água pura. Utilizou-se também uma sonda fluorescente de pireno na determinação do ponto de saturação do polímero de ALQ, ou seja, a concentração mínima necessária para que a galactomanana formasse partículas auto associadas, sendo determinada tal concentração em aproximadamente 0,5 mg.ml-1. Diferentes técnicas de encapsulação também foram testadas, bem como o tempo de sonicação das partículas e a proporção de fármaco:polímero a fim de se alcançar a maior encapsulação possível. Assim, para o encapsulamento da idebenona foram utilizadas soluções a 1 mg mL-1 de galactomanana alquilada com proporção fármaco:polímero de 0,5:1, pela técnica de reidratação de filme e 30 segundos de sonicação. Foram obtidas partículas de aproximadamente 50nm capazes de encapsular até 90% de idebenona em relação à quantidade de polímero utilizado. Com relação à estabilidade as mesmas foram capazes de conservar as capacidades antioxidantes da idebenona por até 4 semanas quando exposta à temperatura ambiente ou refrigeração. Assim, pode-se dizer que o polímero alquilado foi capaz de cumprir com seu objetivo, produzindo partículas capazes de viabilizar o uso da idebenona em futuras aplicações em formulações cosméticas. Palavras-chave: Aminação Redutiva, Idebenona, Galactomanana. Abstract: Idebenone is an antioxidant analogous of coenzyme Q10 (Ubiquinone), present in the electron transport chain. A major challenge that lies in the use of such a drug is its low stability in shelf conditions, in addition to high hydrophobicity and irritating potential. Thus, it is proposed its encapsulation, in order to facilitate its application and storage. To this end, it was suggested the creation of a polymeric system capable of creating hydrophobic environments that can interact with idebenone. For the manufacture of this system, we opted for the natural polymer guar gum, due to its low cost and ease of obtaining. After purification, the modification was initiated with the oxidation of the gum with the TEMPO/NaClO system reagent at pH 9.3, at 3 ºC with N2 purging; and subsequent alkylation using dodecylamine and sodium cyanoborohyride at pH 5.0 to 25 ºC. The reactions were optimized in order to determine the best oxidative condition for the generation of aldehydes that react by reductive amination with dodecylamine. After alkylation of galactomannan, the carbon chains of dodecylamine are expected to interact, creating a kind of polymeric environment capable to encapsulate idebenone. After this reaction, oxidized (OX) and alkylated (ALQ) galactomannans were characterized by FTIR and NMR, respectively, where the occurrence of reaction was confirmed by increasing band intensity at 1730cm-1 by FTIR and displacement of H-6 signaling of free mannose by NMR. The surfactant capacity of alkylated galactomanan was proved by tensiometry, where a reduction in the surface tension of the solution of 1 mg mL-1 was of approximately 30 mN.m-1, when compared to pure water. A pyrene fluorescent probe was also used to determine the saturation point of the ALQ polymer, i.e., the minimum concentration required for galactomannan to form self-associated particles, and this concentration was determined at approximately 0.5 mg.ml-1. Different encapsulation techniques were also tested, as well as the sonication time of the particles and the proportion of drug:polymer in order to achieve the highest possible encapsulation. Thus, solutions at 1 mg mL-1 of alkylated galactomannan with a drug:polymer ratio of 0.5:1 were used for idebenone encapsulation, using film rehydration technique and 30 seconds of sonication. Particles of approximately 50nm capable of encapsulating up to 90% of idebenone in relation to the amount of polymer used were obtained. Regarding stability, they were able to conserve the antioxidant capacities of idebenone for up to 4 weeks when exposed to room temperature or refrigeration. Thus, it can be said that the alkylated polymer was able to fulfill its objective, producing particles of idebenone enabling future applications in cosmetic formulations. Keywords: Reductive Amination, Idebenone, Galactomannan.

Orientador: Prof. Dr. Rilton Alves de Freitas Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa : Curitiba, Inclui referências: p. 72-76 Resumo: Emulsões são sistemas termodinamicamente mestaestáveis e amplamente estudados na literatura, destaca-se o estudo de sua estabilidade, que é muito importante e estratégico do ponto de vista tecnológico e industrial, como na indústria de alimentos, por exemplo. Outro tipo de emulsão, conhecida como "emulsões águaem- água" vem ganhando notoriedade na literatura. As mesmas podem ser obtidas a partir da mistura de macromoléculas, como polissacarídeos hidrofílicos, que são dispersíveis em água mas incompatíveis, termodinamicamente, entre si. No caso desse tipo de emulsões, a estabilização por moléculas de surfactantes tradicionais não pode ser realizada, uma vez que ambos os polissacarídeos são hidrofílicos. Uma alternativa para estabilização são as partículas, que podem interagir parcialmente com ambas as fases, migrando para a interface desse sistema, estabilizando-lhe, quer seja por impedimento estéreo ou outros mecanismos. No presente trabalho será estudado um sistema de emulsão água-em-água, formado por dois polissacarídeos: amilopectina (AMP) e xiloglucana (XG). As partículas estudadas para a estabilização desse sistema são os nanocristais de celulose (NCC), que apresentam uma interação preferencial com a XG, modulada pelo teor de sulfato presente na superfície desses cristais. Foram utilizados cinco tipos de nanocristais de celulose, sendo quatro com distintos teores de sulfato (240; 94; 58 e 23 mmol kg_1) e um fosfatado (56 mmol kg_1). Diferem-se, também, pela morfologia, os nanocristais sulfatados se apresentam em forma de bastão, com 150 n m x 5 n m e agregados em formato de toroides com cerca de 4 pm, já os fosfatados se apresentam em formatos esféricos com cerca de 4 pm e discos, com cerca de 150 nm x 1,6 nm. Com relação à estrutura cristalina, os sulfatados são formados por alomorfos de celulose do tipo I e os fosfatados, tipo II. A aplicação de nanocristais de celulose sulfatados não foi capaz de estabilizar as emulsões, por efeito de Ramsden-Pickering mas as estabilizou por alteração da viscosidade da fase contínua, de XG, por mais de 48 h, devido a interações preferenciais entre esta fase com os nanocristais, fenômeno conhecido como depleção. Os nanocristais fosfatados, por outro lado, apresentaram efeito Ramsden-Pickering nas horas iniciais, isso foi atribuído ao seu tipo cristalino, celulose do tipo II, que interage menos com a fase de XG e, talvez, pela diferença de morfologia dos cristais. Adicionalmente, esses cristais também foram capazes de promover pequenas alterações de viscosidade na fase contínua, de XG, aumentando também a estabilidade do sistema, por aproximadamente 48 h. Por fim, foi possível obter nanocristais de celulose com diferentes alomorfos, que foram capazes de estabilizar as emulsões de XG:AMP por diferentes mecanismos. A modulação das interações preferenciais entre XG e NCC pode ser uma estratégia para estabilização das emulsões água-em-água em estudo. Entretanto, ainda há desafios em se tratando de estabilidade de suspensões de nanocristais de celulose, que será aprofundada em estudos futuros. Palavras-chave: Emulsões água-em-água. Xiloglucana. Amilopectina. Nanocristais de celulose. Ramsden-Pickering. Abstract: Emulsions are systems thermodynamically metastable systems and widely studied in literature, highlighting study of the stability of these systems, which is very important and strategic from a technological and industrial point of view. Another type of emulsion, known as "water-in-water emulsions" has gained notoriety in the literature. They can be obtained from the mixture of macromolecules, such as hydrophilic polysaccharides, which are dispersed in water but incompatible with each other. In this case, stabilization by traditional surfactant molecules cannot be performed, because both polysaccharides are hydrophilic. An alternative for stabilization are the particles, which can partially interact with both phases, migrating to the interface and stabilizing the system by steric effects or other mechanisms. In this present work, a system formed by two polysaccharides, amylopectin and xyloglucan was investiged. The particles studied for the stabilization of this system are cellulose nanocrystals, which have a preferential interaction with xyloglucan, modulated by the sulfate content present on the surface of these crystals. Five types of cellulose nanocrystals were used, four with different levels of sulfate (240; 94; 58 and 23 mmol kg_1) and one phosphated (56 mmol kg_1). They also differ by morphology, the sulfated nanocrystals are rod-shaped, with 150 nm x 5 nm and toroidal aggregates of about 4 pm, whereas phosphates are spherical shapes with 4 pm and disks, 150 nm x 1.6 nm. Regarding the crystalline structure, sulfates are formed by cellulose type I and phosphates, type II. The application of sulphated cellulose nanocrystals was not able to stabilize the emulsions, due to the Ramsden- Pickering effect, but stabilized them by altering the viscosity of the continuous phase, of xyloglucan, for more than 48 h, due to preferential interactions between this phase with the nanocrystals, a phenomenon known as depletion. Phosphate nanocrystals, on the other hand, showed a Ramsden-Pickering effect in the early hours, this was attributed to its crystalline type, type II cellulose, which interacts less with the xyloglucan phase and maybe, due to the difference in morphology of the crystals. In addition, these crystals were also able to promote small changes in viscosity in the continuous phase, also increasing the stability of the system, for approximately 48 h. The modulation of preferential interactions between XG and NCC may be a strategy for stabilizing the water-in-water emulsions under study. However, there are still challenges related to the stability of suspensions of cellulose nanocrystals, which will be analyzed in future studies. Keywords: Water-in-water emulsions. Xyloglucan. Amylopectin. Cellulose Nanocrystals. Ramsden-Pickering

Orientador: Prof. Dr. Luiz Pereira Ramos Coorientador: Prof. Dr. Rilton Alves de Freitas Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa : Curitiba, 28/02/2020 Inclui referências: p. 89-97 Resumo: A lignina é a maior fonte renovável de compostos aromáticos e o segundo biopolímero mais abundante no planeta, depois da celulose. Processos de extração da lignina a partir de materiais lignocelulósicos geram ligninas técnicas, cujas propriedades físico-químicas são modificadas em relação à lignina nativa. Atualmente, cerca de 70 Mt/ano de ligninas técnicas derivadas da polpação kraft são produzidas mundialmente pela indústria de papel e celulose, um coproduto que é em grande parte empregado para geração de energia por combustão a um baixo valor agregado. Tecnologias de isolamento de ligninas técnicas como o processo LignoBoost™ permitem explorar a rica estrutura química e propriedades desse material, abrindo novas possibilidades de produtos de maior valor agregado. Nesse trabalho, lignina kraft de eucalipto, isolada em uma planta piloto pelo processo de LignoBoost™, foi caracterizada visando a produção de nanopartículas antioxidantes de lignina por nanoprecipitação utilizando tetraidrofurano como solvente e água ultrapurificada como antissolvente. A lignina precursora das nanopartículas apresentou baixo teor de cinzas e umidade, estabilidade térmica compatível com o processo kraft, razão S:G (unidades Siringila e Guaiacila) igual a 4,37, 5,43 mmol g-1 de hidroxilas totais, massas molares aparentes Mw e Mn de 1104 e 592 g mol-1, respectivamente, com dispersidade (Ð) de 1,87. O teor de carboidratos encontrado foi elevado em relação ao relatado na literatura, de aproximadamente 10%, sendo 8% em xilanas. Uma metodologia de síntese de nanopartículas de lignina (LNPs) por nanoprecipitação a partir da lignina técnica não modificada foi definida, resultando em partículas sólidas regularmente esféricas de tamanho ajustável pela velocidade de gotejamento do solvente em antissolvente, com eventual ocorrência de partículas ocas. Os diâmetros hidrodinâmicos médios aparentes das LNPs foram de 105,6 e 75,6 nm, considerando apenas a população de menores diâmetros em uma distribuição bimodal. As análises de microscopia eletrônica comprovaram os dados de espalhamento de luz dinâmico (DLS) e a morfologia esférica das partículas. As dispersões coloidais de nanopartículas de lignina em água apresentaram boa estabilidade em diluição, sem alterações significativas de tamanho em tempos superiores a 45 dias e pH próximo da neutralidade. As LNPs apresentaram redução de temperatura de transição vítrea (Tg) em relação ao material original, mesmo após acetilação para reduzir interação moleculares que pudessem resultar em fenômenos de aglomeração. Essa alteração na propriedade térmica pode ter sido resultante de alteração na área superficial e na distribuição de grupos funcionais expostos na superfície, alterando o efeito associativo de interações intermoleculares. O elevado teor de carboidratos na lignina precursora poderia ter reduzido o potencial antioxidante do material. No entanto, a presença de carboidratos não gerou inibição dessa atividade, como evidenciado pelo expressivo potencial antioxidante das LNPs em ensaio com o radical ABTS em solução tampão PBS pH 7,4, utilizando como referência o padrão antioxidante Trolox®. Quantidades reduzidas de LNPs foram necessárias para se atingir 50% de inibição do radical (E50 = 4,04 ?g mL-1 e TEAC = 1,90) para um tempo de reação de 40 min. Em resumo, nanopartículas de lignina de alta estabilidade e com excelentes propriedades antioxidantes foram produzidas e caracterizadas a partir de amostras de lignina kraft de origem industrial. Palavras-chave: Lignina kraft. Lignoboost. Nanoprecipitação. Nanopartículas. Atividade antioxidante. Abstract: Lignin is the most abundant aromatic compounds source and the second most abundant biopolymer in the planet, after cellulose. Lignin extraction processes from lignocellulosic materials produce technical lignin, with modified physicalchemical properties compared to native lignin. Currently, circa 70 Mt/y of kraft pulping process technical lignin are produced globally by pulp and paper industries, a byproduct mainly used in low-value energy generation by combustion. Technical lignin isolation technologies like the LignoBoost™ process allow to explore its rich chemical structure and properties, opening new high value-added products possibilities. In this work, kraft Eucalyptus lignin isolated in a LignoBoost pilot plant was characterized, aiming at producing antioxidant lignin nanoparticles by nanoprecipitation with tetrahydrofuran as a solvent and water as a non-solvent. The lignin precursor presented low ash and moisture contents, thermal stability compatible to the kraft process, S:G ratio (Syringyl and Guaiacyl units) equal to 4.37, total hydroxyl of 5.43 mmol g-1, apparent molar masses Mw e Mn of 1104 e 592 g mol-1, respectively, with dispersity (Ð) equal to 1.87. The carbohydrate content observed was higher related to what is often seen in the literature, approximately 10%, being 8% xylans. A lignin nanoparticle (LNP) synthesis methodology by nanoprecipitation from unmodified technical lignin was defined, resulting in regularly spherical, solid and size-tunable particles by solvent dropping rate in the nonsolvent, with eventual hollow particles. The LNP's average apparent hydrodynamic diameters ranged between 105.6 and 75.6 nm, considering the smallest population in a bimodal distribution. The transmission electronic microscopy analysis was coherent with the Dynamic Light Scattering (DLS) data and the particles spherical morphology. The LNP's coloidal dispersions in water presented good stability in dilution, without significant size changes for a time range higher than 45 days and pH close to neutral. The LNPs presented glass transition temperature (Tg) reduction in comparison with the technical lignin, even after acetylation to reduce molecular interactions that could result in agglomeration phenomenon. This thermal property change may be a consequence of functional groups exposed to the surface and surface area increase, changing the intermolecular interaction associative effect. The high carbohydrate content in the technical lignin could have reduced the materials antioxidant activity. However, the carbohydrates presence did not inhibit this activity, as shown by the expressive LNPs antioxidant potential in an essay with ABTS radical in PBS pH 7.4 buffer solution, using Trolox® as the standard antioxidant. Reduced amounts of LNPs were necessary to achieve a 50% inhibition of the radical (E50 = 4,04 ?g mL-1 and TEAC = 1,90) for a 40 min reaction time. In short, highly stable and excelent antioxidant LNPs have been produced and characterized from industrial kraft lignin samples. Keywords: Kraft lignin. LignoBoost. Nanoprecipitaton. Nanoparticles. Antioxidant activity.

Orientador: Prof. Dr. Rilton Alves de Freitas Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa : Curitiba, 29/03/2019 Inclui referências: p. 80-86 Resumo: A interação entre a galactomanana goma guar (GG) e a goma guar aniônica (GGA) com o surfactante aniônico lauril éter sulfato de sódio (LESS) em água ultrapura e solução de cloreto de sódio (NaCl) foi investigada no presente trabalho. Inicialmente foi constatado que o lauril sulfato de sódio (LSS) não interage com a GG, como já constatado em literatura e LESS interage com a GG e não interage com GGA por condutometria, devido à repulsão que ocorre entre os grupos aniônicos do surfactante e do polissacarídeo. Análises condutométricas e tensiométricas mostraram que GG e LESS interagem formando estruturas agregadas a uma concentração crítica de agregação que é menor quando comparada à concentração micelar crítica do surfactante puro. A análise do potencial zeta sugere que a interação GG e LESS não é por forças iônicas e que a carga iônica do surfactante está voltada para fora do agregado e que essas interações são estáveis já que seu valor de potencial zeta é bem abaixo de -30 mV (aproximadamente a -70 mV). Os dados de fluorimetria mostraram que a formação de agregados forma domínios hidrofóbicos em sua estrutura, estabilizando boa parte das caudas hidrofóbicas que antes estavam em contato com a água, formando micelas/hemimicelas. O tamanho das estruturas agregadas determinadas pelo espalhamento de luz dinâmico mostrou estruturas com uma faixa de tamanho de 12 - 20 nm, aproximadamente, e que esses agregados apresentam ligeiro crescimento conforme aumenta a concentração de LESS. Os parâmetros de entalpia e energia livre mostraram que o processo de agregação é endotérmico e ocorre espontaneamente e que a presença de íons Na+ favorecem a formação de agregados com valores mais negativos na variação da energia livre de Gibbs. A interação de LESS e GG foi atribuída à presença de grupos etoxi na estrutura do surfactante devido a ausência de interações tanto por forças iônicas quanto por interações hidrofóbicas, descartadas na ausência de interação entre LSS e GG. Portanto, a interação entre GG e LESS pode reduzir a quantidade total de surfactantes necessários para estabilizar as formulações. Palavras chave: lauril éter sulfato de sódio, galactomanana, interações, agregados. Abstract: The interaction between galactomannan guar gum (GG) and anionic guar gum (GGA) with anionic sodium lauryl ether sulfate (LESS) surfactant in ultrapure water and sodium chloride (NaCl) solution was investigated in the present work. It was initially found that sodium lauryl sulfate (LSS) does not interact with GG, as already found in the literature and LESS interact with GG and does not interact with GGA by conductometry due to the repulsion that occurs between the anionic groups of the surfactant and the polysaccharide. Conductometric and tensiometric analyzes showed that GG and LESS interact forming aggregated structures at a critical aggregation concentration, which is lower when compared to the critical micelle concentration of the pure surfactant. The analysis of the zeta potential suggests that the GG and LESS interaction is nonionic and that the ionic charge of the surfactant is turned out of the aggregate and that these interactions are reversible (unstable aggregates) since their zeta potential value is well below -30 mV. Fluorimetry data, using pyrene as a probe, shown that the formation of aggregates with hydrophobic domains in their structures,, trying to stabilize a large part of the hydrophobic tails that were previously in contact with the water, forming micelles/hemi-micelles. The size of the aggregate structures determined by dynamic light scattering showed structures with a size range of 12-20 nm in number and 130-190 nm in approximately intensity and that these aggregates show growth as the LESS concentration increases. The enthalpy and free energy parameters showed that the aggregation process is endothermic and occurs spontaneously and that the presence of Na+ ions favors the formation of aggregates more spontaneously with smaller values of enthalpy and entropy. The interaction of LESS and GG was attributed to presence of ethoxyl groups in the surfactant structure. Therefore, the interaction between GG and SLES may reduce the total amount of surfactants required to stabilize the formulations. Key words: sodium lauryl ether sulfate, galactomannan, interactions, aggregates.

Orientador: Prof. Dr. Rilton Alves de Freitas Coorientador: Prof. Dr. Fernando Wypych Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa : Curitiba, 08/01/2019 Inclui referências: p.51-57 Resumo: Argilominerais lamelares são partículas submicrométricas que consistem de lamelas empilhadas e separadas por um espaço interlamelar, que pode ou não conter íons. Quando são dispersas em água, essas partículas possuem diversas características que poderiam torná-las bons emulsificantes de Pickering, como por exemplo o tamanho na escala coloidal, a viscosidade das dispersões aquosas e a possibilidade de serem passivas a reações de troca iônica. Apesar de todas essas características, até o momento poucos trabalhos contemplaram a aplicação e uma descrição minuciosa do papel que essas partículas têm na estabilização de emulsões. Além disso, especificamente uma classe chamada hidroxissais lamelares (LHS) nunca foi empregada com essa finalidade. Portanto, neste trabalho, partículas de dois LHS chamados de hidrocloreto de zinco (ZHC) e gordaíta de sódio (NaG) foram sintetizadas, caracterizadas por difração de raios X de pó (XRD) e espectroscopia vibracional na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e modificadas com os fotoprotetores ácido 2 - fenilbenzimidazol - 5 - sulfônico (PBSA), benzofenona-4 (BFN) e salicilato de 2-etilhexila (EHS), com a finalidade de que essas partículas modificadas possuíssem a capacidade de estabilizar emulsões de óleo mineral e água e ainda fossem capazes de abrigar fotoprotetores, gerando assim uma partícula multifuncional. Após a modificação, realizou-se espectroscopia de reflectância difusa na região do ultravioleta (DRUV-Vis). Notou-se por difração de raios X (XRD) que a BFN não se adsorveu no espaço interlamelar do ZHC, assim como os íons de amônio quaternário não foram inseridos na matriz de NaG. Observou-se que somente o PBSA foi inserido no ZHC com sucesso (ZHC-PBSA) e a absorção na região do ultravioleta passou a ocorrer na faixa de 340-200 nm, enquanto que para o PBSA puro a absorção era de 300-200 nm. Tornando o ZHC-PBSA um material fotoprotetor UVB e UVC. Então, as partículas de ZHC e ZHC-PBSA foram empregadas como estabilizantes de emulsões de óleo mineral e água. Primeiramente, não foi observado alteração da tensão interfacial com o aumento da concentração de partículas. Além disso, notou-se a formação de emulsões somente quando a concentração de partículas era igual ou superior a 0,1 % m/m. Para investigar o mecanismo de estabilização das emulsões, foi empregada a técnica de microscopia confocal laser de varredura (CLSM). Curiosamente, apesar da maior fração de óleo nas formulações, as emulsões em que havia 70 % m/m de óleo consistiam de emulsões óleo mineral em água, nas quais partículas recobriam parcialmente a interface da gotícula e criaram redes na fase contínua aquosa que dava sustentação às gotículas e impediam a coalescência por um período de até 2 meses. Palavras-chave: Argilominerais. Hidroxissais lamelares. Hidroxicloreto de zinco. Fotoprotetores. Emulsões de Pickering. Abstract: Layered clay minerals and layered double hydroxides are submicrometer particles consisted of continuous stacking layers separated by an interlamellar space. They may or may not contain ions inside the interlayer domain. In relation to their structures and properties, when dispersed in water, these particles possess several features that could regard them as good emulsifiers, such as: they are usually in the colloidal size range, they impart a controllable viscosity, and they may undergo grafting, surface adsorption and ionic exchange reactions to modulate the hydrophobicity. Despite all these features, currently only a very few number of works contemplate the application of these particles as emulsifiers and describe a thorough study of the role played by them in the formulations. Moreover, a close related class of particles (layered hydroxide salts-LHS), which can be regarded as synthetical analogues of layered clay minerals, have never been reported as emulsifiers. Therefore, this is an unexplored and promising field of research. We intent to explore the application of modified LHS particles in paraffin-water mixtures. In this work LHS particles of zinc hydroxide chloride (ZHC) and sodium gordaite (NaG) were synthesized, modified with 2-Phenyl-3H-benzimidazole-5-sulfonic acid (PBSA), 2- Ethylhexyl 2 - hydroxybenzoate (EHS) and Sodium 5-benzoyl-4-hydroxy-2- methoxybenzenesulfonate (BFN) by means of ionic exchange, surface adsorption and/or hydrophobic interactions. We evidenced the modification by X-ray diffraction (XRD), diffuse reflectance UV-Vis and Fourier transform infrared spectroscopy (DRUVVis and FTIR). Then, we intent to study macroscopically the emulsions stability and use confocal laser scanning (CLSM) and interface tension measurements to propose the emulsions' stabilization mechanism. We noticed that PBSA was successfully inserted in the ZHC matrix, whereas BFN did not and EHS could not be adsolubilized in NaG. Both ZHC and the product after being modified with PBSA (ZHC-PBSA) were employed as emulsifiers in the paraffin-water mixtures. It was observed emulsification only when the particle concentration was greater than or equal to 0.1 wt. %. The emulsions with 70 wt.% had 95 % of emulsified volume and consisted of oil-in-water emulsions. The mechanism of stabilization was proposed to be a partial cover of the droplets in addition to a formation of a network in the continuous phase that strutted the droplets without changing the interfacial tension of the mixture. It was noticed that emulsions were stale until 2 months. Ultimately, we were able to produce a suitable value-added material that can be insert in a pharmaceutical formulation that can act as both emulsifier and photoprotective ingredient, developing a multifunctional excipient for industrial applications. Keywords: Clay minerals. Layered hydroxide salts. Zinc hydroxide chloride. Sunscreen. Pickering emulsions.

Orientador: Prof. Dr. Rilton Alves de Freitas Coorientadora: Profª. Drª. Daniela Florencio Maluf Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas. Defesa : Curitiba, 25/02/2019 Inclui referências: p. 74-84 Resumo: Lipossomas são nanoestruturas usadas como carreadores de fármacos e também como agentes de vetorização cutânea de ativos em processos inflamatórios ou associados ao envelhecimento cutâneo. Tais estruturas, passíveis de absorção cutânea são vantajosas quando aplicadas por esta via por não sofrerem metabolismo de primeira passagem e por reduzirem a ocorrência de efeitos colaterais. Entretanto, o estrato córneo, camada mais externa da pele, atua como uma barreira que limita significativamente a permeação de ativos pelas camadas da pele. Assim, várias estratégias para aumentar a permeação cutânea são desenvolvidas, entre elas modificação da composição química, tamanho e alteração do potencial elétrico da interface. Dentre os polímeros, o alginato de sódio e a quitosana são polissacarídeos com caráter aniônico e catiônico, respectivamente, e apresentam potencial aplicação em sistemas de liberação controlada de fármacos, bem como podem funcionar como adjuvantes na permeação cutânea de ativos lipossomados. Portanto, o objetivo deste trabalho é caracterizar lipossomas catiônicos e revestidos com alginato e alginato-quitosana, verificando a eficiência da permeação cutânea in vitro frente a alteração do potencial de superfície. Para isso, os lipossomas (Lip) foram produzidos a partir do lipídeo catiônico brometo de dioctadecil dimetil amônio (DODAB) e 1,2 dioleoil-sn-glicerol-3-fosfatidiletanolamina (DOPE) (LipD) por reidratação de filme lipídico. A caracterização dos polímeros foi realizada por ressonância magnética nuclear (RMN) e cromatografia de exclusão de tamanho (SEC) e a presença dos ambientes hidrofóbicos da estutura lipossomal foi demonstrada por sonda de pireno. O revestimento polimérico foi realizado por Layerby- Layer, com uma camada de alginato de sódio e em seguida, com quitosana, para formar uma dupla camada polimérica, originando as estruturas de lipossomas revestidos com algonaLip-A/LipD-A e Lip-C/LipD-C, respectivamente, onde foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho e determinação do potencial zeta (potencial ?), cujos valores obtidos foram de +79 ± 0,4 e 62 ± 1,5 mV para Lip/LipD, -52 ± 0,2 e -68 ± 0,3 mV para Lip-A/LipD-A e 39 ± 0,3 mV e 48 ± 0,3 mV para Lip-C/LipD-C, respectivamente. A determinação do diâmetro dos lipossomas e lipossomas revestidos foi determinada por espalhamento de luz dinâmico (DLS). Lip, LipA e LipC apresentaram diâmetro de 66 ± 19, 104 ± 13 e 204 ± 105 nm, respectivamente, enquanto com a presença de DOPE, os diâmetros foram de 34 ± 4, 278 ± 36 e 216 ± 96 nm para LipD, LipD-A e LipD-C, respectivamente. A morfologia e topografia dos lipossomas, determinado por microscopia de força atômica (AFM) foi de 56 ± 8, 125 ± 68 e 151 ± 24 nm para os lipossomas sem DOPE e 63 ± 8, 172 ± 30 e 165 ± 32 nm para lipossomas com DOPE. A alteração do potencial ?, bem como o aumento de tamanho apresentado pelas estruturas indicam que o revestimento polimérico foi bem-sucedido. Após o encapsulamento do fator de crescimento epidermal (EGF), foi quantificada a eficiência de incorporação nos lipossomas pelo método indireto, que apresentou um aumento de 20 para 55% quando revestidos com os polímeros. Quando avaliado o efeito do revestimento sobre a permeação cutânea utilizando uma sonda de fluoresceína, sugere-se uma tendência de acúmulo no estrato córneo, com um perfil de permeação lento e de liberação baixa. Na permeação do EGF, os lipossomas mostraram-se melhores para entrega do ativo com ação local em relação ao EGF livre e lipossomas catiônicos apresentaram melhores perfis de permeação e interação com o estrato córneo, enquanto os aniônicos se difundiram para a epiderme. PALAVRAS-CHAVES: Lipossomas. Revestimento polimérico. Permeação cutânea. Abstract: Liposomes are nanostructures used mainly as drug deliverys and targeting agents in inflamatory process or associated to skin aging, because they can be absorved through the skin and avoid the first-pass metabolism and reduce collateral effects. However, the stratum corneum, the external layer of the epidermis, operate as a barrier which limits the permeation of these compounds through the skin. Thus, there are several strategies to improve cutaneous permeation such as chemical composition, size and modification of the electrical potential of the interface. Among the polymers, the sodium alginate and chitosan are polyssacharides with anionic and cationic charge, respectively, both with potential aplication in sustained drug deliverys systems, and as adjuvants in cutaneous permeation in liposomal compounds. Therefore, the objective of this work is characterizing cationic liposomes and liposomes coated with alginate and alginate-chitosan, to verify the role of electric charge surface potential in cutaneous permeation in vitro. For this purpose, the liposomes (Lip) were prepared from the cationic lipid dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) and 1,2 - dioleoyl-sn- glycerol- 3- phosphatidylethanolamine (DOPE) (LipD) by hydration of lipid film. The characterization of polymers was performed by nuclear magnetic resonance (NMR) and size exclusion chromatography (SEC). The presence of hydrophobic regions of liposomes was demonstrated by pyrene probe. The polymeric coating was made by Layer-by-Layer technique, with one layer of sodium alginate followed by one layer of chitosan, originating the structures Lip-A/LipD-A and Lip-C/LipD-C, respectively, which were characterized by infrared spectroscopy (FTIR) and determination of zeta potential (?), whose values obtained were + 79 ± 0,4 and 62 ± 1,5 to Lip/LipD, -52 ± 0,2 and -68 ± 0,3 to Lip-A/LipD-A and 39 ± 0,3 and 48 ± 0,3 mV to Lip-C/LipD-C, respectively. The determination of diameter of liposomes and coated liposomes was determined by dynamic light scattering, (DLS). Lip, LipA e LipC showed diameters of 66 ± 19, 104 ± 13 and 204 ± 105 nm, respectively, while, in the presence of DOPE, the diameters were 34 ± 4, 278 ± 36 and 216 ± 96 nm to LipD, LipD-A e LipD-C, respectively. The morfology and topography determined by atomic force microscopy, was 56 ± 8, 125 ± 68 and 151 ± 24 nm to liposomes without DOPE and 63 ± 8, 172 ± 30 and 165 ± 32 nm to liposomes with DOPE. The change of ? potential, as well as the increase of size showed by liposome structures indicates that the polymeric coating was successful. After the encapsulation of epidermal growth fator (EGF), the incorporation efficiency was quantifying by the indirect method, where it presented an increase of 20 to 55% when coated. When the effect of coating over the cutaneous permeation was evaluated with fluorescence probe, it is suggested the tendency of accumulation in stratum corneum, with a profile of slow and low release. When EGF was tested, the liposomes were shown to be better for locally active delivery compared to free EGF solution and cationic liposomes show greater permeation and interaction with stratum corneum, while the anionics spread into epidermis. KEYWORDS: Liposomes. Polymeric coating. Cutaneous permeation

Orientador: Prof. Dr. Rilton Alves de Freitas Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa : Curitiba, 31/07/2018 Inclui referências: p. 90-99 Resumo: Neste trabalho foi investigado o papel de partículas de caulinita na estabilização de emulsões contendo óleo de castanha do Brasil (Bertholletia excelsa), um componente natural que é empregado na indústria cosmética como fase oleosa e agente emoliente. As emulsões aqui estudadas, bem como as demais matérias primas naturais utilizadas neste trabalho, são de grande interesse, pois permitem o desenvolvimento de produtos de química verde, sem utilizar materiais sintéticos e com uma menor agressão ao meio ambiente, comparados ao uso de surfactantes moleculares. As emulsões foram preparadas por agitação mecânica após prévia dispersão das partículas de caulinita através de ultrassom em água. Inicialmente, investigou-se a interação de caulinita com óleo de castanha do Brasil e água. A fim de verificar a capacidade desta partícula em aderir na interface óleo/água e assim formar emulsões do tipo Pickering. Os resultados revelaram um ângulo de contato reduzido (AC) com solventes hidrofóbicos, exibindo um baixo AC aparente com óleo (24,8 ± 3,0°) e um componente dispersivo dominante (2s = 42.4 ± 1.3m lm y q caráter hidrofóbico do lado siloxânico das camadas de caulinita favoreceu a capacidade de adsorção em gotículas água/óleo, melhorando a estabilização da emulsão em função da concentração de partículas por um período de 7 dias. O teor de ácidos graxos não esterificados presentes no óleo de castanha do Brasil, com base no índice de acidez (1,24 ± 0,5% m/m), foi responsável parcialmente pela emulsão em maior fração de óleo e interferência no tipo de emulsão formada pela adsorção deste na caulinita gerando auto-emulsificação. Testes de emulsificação com óleo mineral, caulinita e água, com a adição gradual de ácido oleico, confirmam a influência do ácido graxo livre na formação das emulsões. A organização da emulsão foi analisada por microscopia confocal de fluorescência que demonstrou partículas semelhantes a placas de caulinita depositadas em toda a interface água/óleo. Em conjunto, os resultados confirmaram a capacidade das partículas para se adsorverem e estabilizar as emulsões, gerando o efeito Pickering. Adicionalmente, o aumento da concentração de caulinita foi proporcional à adsorção na interface. As formulações de emulsões com óleo de castanha do Brasil contendo diferentes forças iônicas favoreceram o aumento da hidrofobicidade da partícula e a redução da estabilidade da emulsão, e a presença de goma guar não contribuiu para aumentar a estabilização das emulsões. O tipo de emulsão formada e as inversões de fases também foram investigadas por microscopia confocal de fluorescência e por medidas de condutividade que indicaram uma inversão de fase do tipo catastrófica. Assim, conclui-se que a caulinita pode formar emulsões óleo/água quando há presença de ácidos graxos livres na formulação e que a caulinita, isoladamente, apresenta menor capacidade emulsificante para o sistema estudado. Palavras chave: Pickering, estabilização com partícula, óleo vegetal, Caulim, argilomineral, emulsões agua-óleo, Bertholletia excelsa. Abstract: This paper investigated the role of kaolinite particles in the stabilization of emulsions containing Brazil nut oil (Bertholletia excelsa), a natural component that is used in the cosmetic industry as an oil phase and emollient agent. The emulsions studied here, as well as the other natural raw materials used in this work, are of great interest, since they allow the development of green chemistry products, without using synthetic materials and with less aggression to the environment, compared to the use of molecular surfactants. The emulsions were prepared by mechanical stirring after prior dispersion of the kaolinite particles by ultrasonication in water. Initially, the interaction of kaolinite with Brazil nut oil and water was investigated. In order to verify the ability of this particle to adhere at the oil / water interface and thus form emulsions of the Pickering type. The results showed a reduced contact angle (AC) with hydrophobic solvents, exhibiting an apparent low AC with oil (24.8 ± 3.0 °) and a dominant dispersive component (). The hydrophobic character of the siloxane side of the kaolinite layers favored the adsorption capacity in water / oil droplets, improving the stabilization of the emulsion as a function of the concentration of particles for a period of 7 days. The content of non-esterified fatty acids present in Brazil nut oil, based on the acid value (1.24 ± 0.5% m / m), was partially responsible for the emulsion in a larger fraction of oil and interference in the type of emulsion formed by the adsorption of this in the kaolinite generating autoemulsification. Emulsification tests with mineral oil, kaolinite and water, with the gradual addition of oleic acid, confirm the influence of the free fatty acid in the formation of the emulsions. The organization of the emulsion was analyzed by fluorescence confocal microscopy which demonstrated particles similar to kaolinite plaques deposited throughout the water / oil interface. Together, the results confirmed the ability of the particles to adsorb and stabilize the emulsions, generating the Pickering effect. In addition, the increase in kaolinite concentration was proportional to the adsorption at the interface. Emulsions formulations with Brazilian nut oil containing different ionic strengths favor increased particle hydrophobicity and reduced emulsion stability, and the presence of guar gum did not contribute to enhanced emulsion stabilization. The type of emulsion formed and the phase inversions were also investigated by confocal fluorescence microscopy and by conductivity measurements indicating a catastrophic type phase inversion. Thus, it is concluded that kaolinite may form oil / water emulsions when free fatty acids are present in the formulation and that kaolinite alone has a lower emulsifying capacity for the studied system. Keywords: Pickering, particle stabilization, vegetable oil, kaolin, clay minerals, water-oil emulsions, Bertholletia excelsa.

Orientador: Prof. Dr. Rilton Alves de Freitas Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa : Curitiba, 27/04/2018 Inclui referências: p. 127-139 Resumo: Soluções aquosas de xiloglucana (XG) nativa extraídas das sementes de H. courbaril (XGJ) formaram géis durante a remoção enzimática de resíduos de galactose, presentes na cadeia, à temperatura de 50 °C, pela adição da (3-galactose. A concentração enzimática influenciou a cinética de gelificação, mas não a rigidez do gel. O módulo de elasticidade dos géis aumentou com o acréscimo da concentração de XG de 10 Pa, em concentração de 5 mg mL"1, para 103 Pa, a 20 mg mL"1. A gelificação da solução iniciou quando 10% da galactose presente na cadeia foi removida, e parou quando ocorreu a remoção de aproximadamente 65% da galactose. Entretanto, a rigidez do gel continuou a aumentar lentamente após a remoção da galactose. O resfriamento causou o rompimento da rede reticulada, levando a uma diminuição do módulo de elasticidade dos géis. A densidade dos pontos de reticulação crítica na percolação das cadeias de XGJ é maior se as cadeias forem mais longas, o que significa que a temperatura crítica na qual há a formação do gel é menor quando a massa molar de XGJ for maior. O gel formado a partir da XGJ com Mw = 3,0 x 106 g moi-1, após a formação do gel a 50 °C e resfriamento a 10 °C, não se desfez, mesmo em baixas temperaturas. Entretanto, o gel obtido com Mw = 1,0 x 105 g moi'1, em baixas temperaturas, houve reversão ao estado sol, aonde não há a presença da rede gelificada ou existe a formação de poucos pontos de reticulação insuficientes para a formação do gel. A formação da rede gelificada também foi possível a partir de soluções aquosas de XG extraída de H. courbaril utilizando-se o sal cosmotrópico Na2S04. A adição 1 mol L"1 de Na2SÜ4 à XGJ nativa, fez com que houvesse a formação de hidrogéis mais elásticos, entretanto que precisam permanecer um tempo prolongado a baixas temperaturas para que ocorra a despercolação da rede. Em concentrações menores de Na2SÜ4a 0,75 mol L"1, 0,65 mol L"1, 0,5 mol L"1, foi possível obter hidrogéis que apresentassem termo-reversão dentro da escala de tempo e temperatura trabalhado nas análises reológicas, contudo com um menor grau de componente elástico. Em concentrações menores que 0,5 mol L"1 de Na2SÜ4 não houve a formação do hidrogel. Dentre os ânions cosmotrópicos avaliados (SO42', HPO42', Cl", H2PO4", NO3') os únicos que foram capazes de promover a formação da rede gelificada estável foram os S042"e HPO42" (H2PO4" nas condições experimentais de pH formou ~ 50% de HPO42"). Nas análises de microscopia confocal por varredura a laser foi possível observar a formação de grandes agregados e micro fibrilas na rede gelificada da XGJ com Na2SÜ4 a 1 mol L"1 enquanto que nas demais apenas foi possível ver a formação de micro fibrilas. Nas imagens de MEV viu-se que estas são formadas por pequenas partículas de XGJ que se ligam umas às outras. Nas análises térmicas observou-se que a formação do gel da XGJ com Na2SÜ4 a 1 mol L"1 é diferente da rede formada com menores concentrações. A mudança de conformação após a adição de Na2SÜ4 à solução de XGJ foi observada utilizando o CD, o aumento da adição de sal levou a uma maior mudança na conformação. Essa mudança expôs os segmentos hidrofóbicos presentes naturalmente na cadeia de XGJ, promovendo a reticulação sem a necessidade da hidrólise enzimática com (3-gal, tornando este processo mais viável economicamente a produção de hidrogéis termo-sensíveis ou termo-reversíveis de xiloglucana. Palavras-chaves: Xiloglucana de Jatobá 1. Hidrogéis termo-sensíveis 2. Hidrólise enzimática (3-gal 3. Sais cosmotrópicos 4. Abstract: Aqueous native XG solutions extracted from the seeds of H. courbaril (XGJ) formed gels during the degalactosylation at 50 °C induced by addition of the (3-gal enzyme. Enzyme concentration influenced gelation kinetics, but not gel stiffness. The gel modulus of elasticity increased with increasing concentration of XGJ from 10 Pa at concentration of 5 mg ml_'1 to 103 Pa at concentration of 20 mg mL'1. Gelling started at very low degrees of degalactosylation (

Orientador: Prof. Dr. Fernando Wypych Coorientador: Prof. Dr. Rilton Alves de Freitas Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa : Curitiba, 28/02/2018 Inclui referências: p. 92-100 Área de concentração: Engenharia e Ciência dos Materiais Resumo: O escopo principal deste trabalho foi a síntese do Hidróxido Duplo Lamelar (HDL) contendo o ânion cloreto intercalado, denominado como Zn/Al- Cl. O HDL foi empregado como carga em duas matrizes poliméricas, a carboximetilcelulose sódica (CMC) e o biopolímero goma guar (GUAR), a fim de avaliar a influência da carga nas propriedades mecânicas dos polímeros. O método de "casting" úmido foi escolhido para o processamento dos compósitos biopoliméricos, permitindo a produção de filmes contendo 0, 0,99, 2,91, 4,76, 6,54 e 9,09% (m/m) de HDL. Para a síntese do HDL, aplicamos o método de hidrólise da ureia na razão molar 3:1 (M+2:M+3), em primeiro momento o HDL apresentou-se intercalado com o ânion nitrato e contaminado pelo ânion carbonato. Visando retirar a contaminação de carbonato foi realizada a troca iônica para o ânion cloreto. As características estruturais foram determinadas através de difração de raios X (DRX) e espectroscopia vibracional na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), empregamos a análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria diferencial de varredura (DSC) para mensurar a influência da carga no comportamento térmico do material. A morfologia e a dispersão de elementos químicos nos filmes foram estudadas através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e EDS. Finalizamos as caracterizações com uma análise das propriedades mecânicas e do comportamento reológico do material. Mesmo após a dispersão do HDL na matriz polimérica, a difração de raios X não detectou alterações estruturais, assim como sua morfologia não sofreu alterações detectáveis pela microscopia eletrônica de varredura. Em termos de propriedades mecânicas, a tensão máxima e o módulo de Young foram mantidos no compósito GUAR/HDL, entretanto o compósito de CMC/HDL apresentou reduções no módulo de Young, tensão máxima e alongamento, resultando em um material mais frágil com a adição de carga. Palavras-chave: Hidróxidos duplos lamelares, compósitos biopoliméricos, carboximetilcelulose sódica, goma guar. Abstract: The main scope of this work was the synthesis of Layered Double Hydroxide (LDH) intercalated with chloride anion, denominated Zn/Al-Cl. The LDH was employed as filler in two polymer matrices, the sodium carboxymethyl cellulose (CMC) and the guar gum biopolymer (GUAR), as means to evaluate the influence of the filler in the polymers mechanical properties. The humid casting method was chosen to process the biopolymer composites, enabling the production of films containing 0, 0,99, 2,91, 4,76, 6,54 and 9,09% (w / w) of LDH. Moving to the LDH synthesis we applied the urea hydrolysis method, with a molar ratio of 3:1 (M+2:M+3), initially, the LDH was intercalated with nitrate anion, contaminated by carbonate anion. Action to remove the some of the carbonate contamination was performed through an ion exchange with chloride ions. In order to assess its structural properties, the films underwent by X-ray diffraction (XRD) analysis followed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), the morphology and chemical dispersion was evaluated through scanning electron microscopy (SEM) and EDS mapping. Further thermogravimetric (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) analysis were conducted to determine the thermal behavior of the materials. Enclosing the study mechanical and rheological behavior were evaluated. The structure of the LDH was unaltered in the level assessed by the X-ray diffraction, the SEM was also unable to show any changes in the morphology of the material, even with the LDH dispersed in the polymer matrix. Guar/LDH composites maintained its tensile strength and Young's modulus even with greater amounts of LDH dispersed in the polymeric matrix. However, in the CMC/LDH composite, the Young's modulus, tensile strength and elongation were lowered, resulting in more fragile material as the LDH concentration increased. Keywords: Layered double hydroxides, biopolymer composites, sodium carboxymethylcellulose, guar gum.

Orientador : Dr. Rilton Alves de Freitas Coorientador : Dr. Nicolas Tsapis Coorientador : Dr. Roberto Pontarolo Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas. Defesa: Curitiba, 15/02/2017 Inclui referências : f. 39-45;64-67;92-94;147-153 Área de concentração: Insumos, medicamentos e correlatos Resumo: Compostos fluorados são intensamente utilizados como agentes de contraste ultrassônicos (ACU) por facilitar o diagnóstico de diversas doenças via geração de imagens em temporeal. Todos os ACU disponíveis comercialmente são microbolhas constituídas por um núcleo gasoso fluorado que é estabilizado por finas camadas de fosfolipídios, proteínas ou surfactantes. Infelizmente, a aplicação teranóstica (i.e. habilidade terapêutica e diagnóstica) de tais compostos é severamente limitada devido a (i) baixa estabilidade do componente fluorado, (ii) tamanho inerente à escala micrométrica, (iii) ausência de compartimentos efetivos para acumulação de fármacos. A fim de superar estas limitações, nós propomos duas estratégias distintas para aumentar a persistência do núcleo fluorado e, simultaneamente, prover interfaces funcionais para encapsulação de fármacos. A primeira abordagem envolve a intercalação de quitosana com fosfolipídios (DSPC) a fim de aumentar a estabilidade de microvesículas contendo o gás fluorado decafluorobutano (C4F10). A afinidade entre DSPC e quitosana foi inicialmente verificado através de técnicas sensíveis de superfície e microscopia de fluorescência. Análises de ressonância magnética nuclear de 19F (19F-RMN) e imagens ultrassônicas in vitro mostraram sinais intensos do componente gasoso após 48h, o dobro comparado com amostras sem quitosana. Desta forma, o revestimento com quitosana foi capaz de prolongar a estabilidade de microvesículas e consiste em uma plataforma adequada pra acumulação de fármacos. A camada interfacial formada por DSPA-quitosana pode, portanto, incrementar o potencial teranóstico de microvesículas. Entretanto, o uso de gás fluorado impôs uma importante restrição à estabilização de vesículas na escala nanométrica. Assim, a segunda estratégia estudada neste trabalho foi focada no desenvolvimento de agentes com habilidade teranóstica na nanoescala. Para tal, buscou-se encapsular um líquido fluorado, o perfluorohexano (PFH; C6F14), dentro um rígida cápsula polimérica de polilactídio (PLA). A fim de melhorar a interação entre polímeros biodegradáveis para com perfluorocarbonos, nós sintetizamos polímeros de PLA contendo grupamentos terminais fluorados com cinco diferentes comprimentos (desde C3F7 até C13F27) via polimerização por abertura de anel do D,L-lactídio. Resultados de relaxação 19F spin-spin mostraram a presença de interações entre os componentes fluorados e, subsequentemente, todos os polímeros foram formulados em nanocápsulas (NC) esféricas com um diâmetro de 150 nm como verificado por microscopia eletrônica de transmissão. Ensaios de 19F-RMN mostraram que as NC preparadas com polímeros fluorados dobraram a eficiência de encapsulação de PFH comparado com derivativos não fluorados. Estas NC aumentaram a ecogenicidade em 10 vezes para modalidades de imagens ultrassonoras fundamental e harmônica. Além disso, a vaporização acústica do PFH foi realizada por ultrassom focalizado, através da observação de cápsulas fragmentadas ou despedaçadas em diversas amostras. Os efeitos provenientes dos grupamentos fluorados foram explorados via avaliação da morfologia de microcápsulas (MC) produzidas com os polímeros. Finalmente, tanto as NC como as MC apresentam um interessante potencial teranóstico, sendo capazes de efetuar diagnóstico assistido por ultrassom e são potencialmente hábeis em liberar fármacos quando irradiados por altas pressões acústicas. Abstract: Fluorinated materials are intensively used as ultrasound contrast agents (UCA) to facilitate the diagnosis of many diseases by real-time imaging. All the commercially available UCAs are microbubbles constituted by a perfluorinated gaseous-core stabilized by a monolayer of phospholipids, proteins or surfactants. Unfortunately, the theranostic application (i.e. therapeutic and diagnostic ability) of such materials are severely limited by the (i) poor stability of the fluorinated component, (ii) inherent micrometer size range and (iii) lack of effective compartments for drug accumulation. To overcome these limitations, we proposed two different strategies to improve the persistence of the fluorinated core and simultaneously provide functional interfaces for drug encapsulation. The first approach involves intercalating chitosan with phospholipids (DSPC) to increase the stability of microvesicles containing the fluorinated gas decafluorobutane (C4F10). The affinity of DSPC and chitosan was disclosed by surface sensitive techniques and fluorescence microscopy. 19F nuclear magnetic resonance (19F-NMR) and in vitro ultrasound of chitosancoated microvesicles exhibited intense signals of the gaseous-component after 48 h, twice as long compared to plain samples. Altogether, chitosan increased the stability of microvesicles and is a suitable platform for drug accumulation. As a result, the chitosanphospholipid shell may enhance the theranostic potential of related microvesicles. However, the use of a fluorinated gas-core imposed an important restriction to stabilize submicrometric vesicles. Therefore, the second strategy was focused in developing a theranostic agent at the nanoscale by entrapping a liquid fluorinated core of perfluorohexane (PFH; C6F14) into a rigid polymeric shell of polylactide (PLA). To enhance the interaction of biodegradable polymers with perfluorocarbons, we synthesized PLA polymers containing five distinct lengths of fluorinated end-groups (from C3F7 until C13F27) by ring-opening polymerization of D,L-lactide. A greater extent of fluorous interactions was indicated by 19F spin-spin relaxation time and, subsequently, all the block copolymers were formulated into spherical nanocapsules (NC) with average diameter of 150 nm as verified by transmission electron microscopy. 19F-NMR showed that NC produced with fluorinated polymers increased two-fold the encapsulation efficiency of PFH compared with non-fluorinated derivatives. As a result, the NC echogenicity increased 10-fold for both fundamental and harmonic ultrasound imaging modalities. In addition, acoustic drop vaporization of PFH was successfully attained by focused ultrasound as observed by fragmented or disrupted morphologies in many samples. Effects of the fluorinated end-groups were further explored by a morphological evaluation of microcapsules (MC) produced with the polymers. Finally, both NC and MC present an interesting theranostic potential, being able to perform ultrasound-assisted diagnosis and potentially release drug contents when irradiated by high acoustic pressures. Résumé: Les composés fluorés sont très utilisés dans les agents de contraste ultrasonore (ACU) pour faciliter le diagnostic de nombreuses maladies par imagerie en temps réel. Tous les ACU commerciaux sont des microbulles de gaz perfluoré stabilisé par une monocouche de phospholipides, protéines ou tensioactifs. Cependant, l'application théranostique (de la contraction de thérapeutique et de diagnostic) de ces matériaux est sévèrement limitée par (i) la faible stabilité du composé fluoré, (ii) leur taille micrométrique et (iii) le manque de compartiments efficaces pour l'encapsulation d'un principe actif. Nous avons proposé deux stratégies différentes pour améliorer la stabilité du coeur fluoré et fournir simultanément des interfaces fonctionnelles pour l'encapsulation d'un principe actif. La première approche a consisté à intercaler le chitosane avec des phospholipides (DSPC) pour augmenter la stabilité de microvésicules contenant du gaz fluoré décafluorobutane (C4F10). L'affinité du DSPC et du chitosane a été révélée par des techniques de caractérisation de surface et par microscopie à fluorescence. Les microvésicules contenant du chitosane ont présenté des signaux intenses de la composante gazeuse en résonance magnétique nucléaire du fluor (RMN 19F) et en échographie in vitro après 48 h, deux fois plus longtemps que les échantillons sans chitosane. Le chitosane permet ainsi d'augmenter la stabilité des microvésicules et constitue une plateforme appropriée pour l'encapsulation de médicaments. La coque de chitosane-phospholipide pourrait donc améliorer le potentiel théranostique de ces microvésicules. Cependant, l'utilisation d'un coeur gazeux a rendu la stabilisation de vésicules submicrométriques difficile. Par conséquent, la deuxième stratégie s'est focalisée sur le développement d'un agent théranostique à l'échelle nanométrique en piégeant un coeur fluoré liquide de perfluorohexane (PFH; C6F14) dans une enveloppe polymère rigide de polylactide (PLA). Pour améliorer l'interaction des polymères biodégradables avec les perfluorocarbones, nous avons synthétisé des polymères PLA contenant cinq longueurs différentes de groupes terminaux fluorés (de C3F7 à C13F27) par polymérisation par ouverture de cycle du D,L-lactide. Les mesures de temps de relaxation spin-spin 19F ont démontré la présence d'interactions fluorophiles intenses entre les chaînons fluorés et le PFH. Les polymères ont ensuite été formulés en nanocapsules (NCs) sphériques de 150 nm de diamètre, comme vérifié par microscopie électronique en transmission. La RMN 19F a montré que l'efficacité d'encapsulation du PFH dans les capsules est doublée grâce à l'utilisation des polymères fluorés comparé aux dérivés non fluorés. Par conséquent, la réponse acoustique des NCs a été multipliée par dix avec les deux modes d'imagerie fondamentale et harmonique. En outre, l'utilisation d'ultrasons focalisés a permis la vaporisation acoustique de gouttelettes de PFH, confirmée par l'observation de morphologies fragmentées ou perturbées dans de nombreux échantillons. Les effets des groupes terminaux fluorés ont été davantage explorés par une évaluation morphologique des microcapsules (MCs) produites avec les polymères. Finalement, les NCs et MCs présentent un potentiel théranostique intéressant, puisqu'elles permettent d'effectuer un diagnostic assisté par ultrasons et de libérer potentiellement un principe actif lorsqu'elles sont soumises à des pressions acoustiques élevées.

Orientadora : Profª. Drª. Maria Eugênia Duarte Noseda Coorientador : Prof. Dr. Miguel Daniel Noseda Coorientador : Prof. Dr. Rilton Alves de Freitas Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ciências : Bioquímica. Defesa: Curitiba, 10/11/2017 Inclui referências: fls. 169-177 Resumo: O presente trabalho teve como objetivo a obtenção e a caracterização de ulvanas policarboxílicas via oxidação periodato-clorito e avaliação da atividade anticoagulante e propriedades físico-químicas dos polímeros nativos e modificados quimicamente. A macroalga verde Ulva fasciata foi submetida à extração aquosa (80 °C, 4 h) originando as ulvanas nativas F2 (20,6% de sulfato, 0,36 mmol.g-1 de COOH). Análises químicas e espectroscópicas (RMN e FTIR) mostraram que F2 é constituída por díades 4-ligadas de ?-L-ramnose 3-sulfato ligada à unidade de ácido urônico (?-D-glucurônico ou ?-L-idurônico) ou à unidade de ?-D-xilose sulfatada ou não em C-2. F2 foi oxidada com NaIO4 por 24, 48 e 72 horas e sequencialmente com NaClO2 originando as frações C1, C2 e C3, respectivamente (COOH = 1,23-1,81 mmol.g-1). C3 foi fracionada em DEAE-Sephacel originando a fração de maior rendimento C3c (25% de sulfato e 2,10 mmol.g-1 de COOH). As ulvanas nativas e modificadas foram analisadas por HPSEC-RI-LS. Após a modificação química houve redução nos valores de Massa Molar Média Ponderada (Mw) em até 6,9 vezes e diminuição no tamanho dos segmentos rígidos (comprimento de persistência - Lp) em até 2,6 vezes. A avaliação da atividade anticoagulante in vitro através do teste de tempo de tromboplastina parcial ativada (APTT) mostrou que as ulvanas policarboxílicas apresentaram atividade anticoagulante superior em relação a fração nativa na seguinte ordem: C1

Orientador: Prof. Dr.Rilton Alves de Freitas Coorientadora: Prof.ª Dra Maria Rita Sierakowski Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa : Curitiba, 21/03/2014 Inclui referências Resumo: Dispositivos biomédicos podem promover processos indesejáveis de adesão e formação de trombos, quando em contato com células ou proteínas. A fim de minimizar esta problemática, muitos estudos estão em desenvolvimento visando a produção de filmes finos nanoestruturados capazes de revestir tais dispositivos implantáveis, sendo o filme então uma interface antiaderente entre o dispositivo e a célula. Este trabalho consiste em enxertar o polietilenoglicol (PEG) em nanocelulose bacteriana (NCB) por meio da reação de peguilação e produzir filmes com propriedades hidrofílicas. Foram produzidas 6 amostras com PEG de massa molar 200 g.mol-1, 300 g.mol-1 e 400 g.mol-1, com proporções de substiuição teóricas de 1:1 e 1:2. O produto da reação NCBm-PEG, foi confirmado por espectroscopia de Resssonância Magnética Nuclear de estado sólido (RMN). Foram realizadas análises termogravimétricas e de difração de raios-X (DRX), que demonstraram que houve diferença significativa na cristalinidade dos derivados NCBm-PEG em relação a NCBm, sugerindo assim degradação de regiões amorfas dos derivados peguilados. Na sequencia foram produzidos filmes por "sping-coating", para esses foi medido o ângulo de contato, bem como a energia livre de superfície. E pelos resultados, pode-se observar um aumento do componente polar, bem como redução do componente dispersivo, da energia livre de superfície, indicando que os filmes de NCBm-PEG apresentam-se mais hidrofílicos que o material inicial (NCB). Foi feita a deposição de fibronectina de plasma bovino sobre os filmes, e a topografia desses foi avaliada por microscopia de força atômica (AFM), cuja morfologia mostrou uma baixa adsorção da proteína em filmes de NCBm-PEG, em relação à NCB. Assim, os derivados de NCBm-PEG apresentam propriedades mais hidrofílicas e podem ser potenciais candidatos em sistemas implantáveis, impedindo o processo de adesão celular. Abstract: Biomedical devices may promote undesirable processes of adhesion and thrombus formation when in contact with cells or proteins. To minimize this problem, many studies are aimed at developing the production of nanostructured thin films capable of coating implantable devices, forming a nonstick interface between the device and the cell. In this work it was grafted polyethylene glycol (PEG) in bacterial nanocelulose (BNCm) through pegylation reaction and production of films with hydrophilic properties. It was generated 6 samples with PEG, with different molar ratio of 200 g.moL-1, 300 g.moL-1 and 400 g.moL-1, with theoretical ratios of 1:1 and 1:2. The reaction product BNCm-PEG was confirmed by proton Nuclear Magnetic Resssonance (NMR) and solid state NMR. Thermogravimetric and X- ray diffraction (XRD) analyzes were performed, and demonstrated a significant difference in crystallinity of BNCm-PEG derivatives with respect to BNC, suggesting degradation of amorphous regions of BNCm-PEG grafted samples. After, the films were produced using sping-coating, and further was measured the contact angle and the surface free energy. As the results produced, can be observe an increase in the polar component, as well as reducing the dispersive component, of the surface free energy, indicating that the films of BNCm-PEG are more hydrophilic than the starting material (BNC). Deposition of bovine plasma fibronectin on the films, and the topographycal analysis using atomic force microscopy (AFM), showed a low adsorption of protein onto films of BNCm-PEG, compared to BNC. Thus, the BNCm- PEG derivatives exhibit a more hydrophilic properties and may be a potential candidates to coating implantable devices, preventing the process of cell adhesion.

Orientadora : Profª Drª Maria Rita Sierakowski Co-orientador: Prof. Dr. Rilton Alves de Freitas Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica. Defesa: Curitiba, 06/03/2013 Bibliografia: f. 66-74 Resumo: O desenvolvimento de materiais ecologicamente sustentáveis é de grande interesse industrial e científico por utilizar fontes de origem renovável, com baixo custo e alta biocompatibilidade. Entre os candidatos de grande potencial estão os nanocristais de celulose (NC) e a xiloglucana (XG). Observando que na parede celular vegetal as microfibrilas de celulose com a XG se organizam em complexas redes polissacarídicas pode-se utilizá-las mimetizando, em laboratório, a síntese de biocompósitos como nanofilmes, ou revestimentos tridimensionais. Na literatura, as condições de obtenção desses biocompósitos, são pouco relatadas. Assim, o objetivo deste trabalho foi desenvolver e otimizar os processos para a obtenção de partículas estáveis de NC adsorvidas com XG, para o desenvolvimento de revestimentos tridimensionais. Para tal, utilizamos como matérias primas a celulose de fonte bacteriana (CB), para sintetizar e isolar nanocristais de celulose bacteriana (NCB) e, a XG de sementes de Tamarindus indica, para os ensaios de adsorção. Os NCB foram produzidos por diferentes hidrólises (radicalar, com CH2O2, H2SO4, HCl e com a mistura híbrida entre H2SO4 e HCl [Hbd]). Após o isolamento, os NCB foram caracterizados em função de seu tamanho, carga, cristalinidade e morfologia, por granulometria a laser, espalhamento de luz dinâmico (DLS), potencial zeta (p?); difratometria de raios-X (DRX), e microscopia de força atômica (MFA). O revestimento NCB-XG foi avaliado através da isoterma de Langmuir, determinando a proporção de massa por colorimetria (I2/KI), seguida dos ensaios por p?, DLS e MFA. Também, foi realizada a síntese de nanofilmes por multicamadas alternadas de NCB e XG aplicando a técnica de automontagem (do inglês Layer by Layer - LbL). A deposição das camadas foi avaliada por microbalança de cristal de quartzo (MCQ), pela perda e ganho de massa. A rugosidade (RMS) das camadas foi medida por MFA, e a espessura (dx) por elipsometria. Nos resultados observou-se que somente as hidrólises ácidas (HCl, H2SO4 Hbd) obtiveram êxito no isolamento dos NCB, onde as medidas por granulometria a laser sugeriram tamanhos inferiores aos obtidos por CH2O2 e radicalar. Os atributos dos NCB isolados a partir das hidrólises com HCl (NCB-HCl), H2SO4 (NCB-H2SO4) e da mistura híbrida destes ácidos (NCB-Hbd) diferiram significativamente somente no valor do potencial zeta (-4,8 a -45,6 mV) dependendo do grau de sulfatação. Na interação com a XG o grau de sulfatação apresentou efeitos tanto negativos, quando em maior grau [NCB-H2SO4 vs NCB-HCl :211 vs 235 ?g.mg-1 (XG.NCB-1)], quanto positivos, quando em menor grau [NCB-Hbd vs NCB-HCl: 235 vs 275 ?g.mg-1 (XG.NCB-1)]. Dessa forma, por apresentar a maior adsorção, o NCB-Hbd foi escolhido para a síntese das partículas de NCB-XG. As análises dos filmes multicamadas demonstraram a formação de um sistema composto por deposição de camadas espessas de NCB (9,86 nm) e finas de XG (3,84 nm), com superfícies relativamente homogêneas (RMS: NCB/XG: 3,71/3,41 nm). Nós demonstramos, pela primeira vez, em literatura, a influência de modificações na superfície de NCB na interação com XG, obtendo NCB com maior adsorção a XG. Otimizamos as condições para obtenção de nanopartículas estáveis em solução de NCB-XG e seu potencial na aplicação para revestimentos homogêneos de partículas tridimensionais pela técnica de LbL Abstract: The development of environmentally friendly and sustainable materials represents great interest for industrial and scientific applications due their renewability (renewable sources), combined with low cost and high biocompatibility. Among the great potential candidates, there are cellulose nanocrystals (NC) and xyloglucan (XG). In plant cell wall, NC and XG are organized in complex polysaccharide chains in structures that might be mimic in laboratory conditions, targeting the development of biocomposites, as nanofilms or tridimensional coating, the last one case practically unexplored in scientific databases. Therefore, this study aims the development and optimization of several processes to obtain stable particles of NC for tridimensional coating with XG. Bacterial cellulose (BC) was used as raw material to isolate its nanocrystals, NCB, and XG from Tamarindus indica seeds for the adsorption experiments. NCB were isolated by various hydrolysis process (radical, CH2O2, H2SO4, HCl and a mix of HCl and H2SO4 [Hbd]), and were characterized by average size distribution using laser granulometry, dynamic light scattering, (DLS), net charge through zeta potential (p?), crystallinity with x-ray diffraction (XRD) and morphology by AFM. Coating was evaluated in solution through Langmuir isotherm assays using the I2/KI colorimetric method, p?, DLS and by AFM. In a second process, the Layer by Layer technique was utilized to coat NCB particles, evaluating mass loss and uptake through quartz crystal microbalance (QCM); thickness and roughness by ellipsometry and AFM, respectively. Only HCl, H2SO4 and Hbd hydrolysis succeeded to isolate the NCB, exhibiting lower size distribution values than compared methods, showing greater process efficiency. NCB characteristics isolated by HCl (NCB-HCl), Hbd (NCB-Hbd) and H2SO4 (NCB-H2SO4) differ only in zeta potential values (-4,8 mV to -45,6 mV) depending of sulfate content. Sulfation reaction exhibited negative effects, when present in a greater content (NCB-H2SO4 vs NCB-HCl: 211 vs 235 ?gXG.mgNCB-1), as well as positive whenever in a minor content (NCB-Hbd vs NCB-HCl: 235 vs 275 ?gXG.mgNCB-1), on the interaction with XG. Therefore, NCB-Hbd was chosen to synthetize NCB-XG particles due to its higher adsorption rate. Analysis by QCM, AFM and ellipsometry showed a multilayer of NCB-XG composed by a thick layer of NCB (9.86 nm) and thin of XG (3.84 nm) with a relative homogenous surface (NCB/XG roughness: 3.71/3.41 nm). Thus, NCB synthesis was optimized, revealing higher adsorption to XG and demonstrating the coating of stable and homogenous NCB-XG multilayer for application of tridimensional nanoparticles in solution.

Orientador : Prof. Dr. Roberto Pontarolo Co-orientador : Prof. Dr. Rilton Alves de Freitas Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas. Defesa: Curitiba, 07/03/2013 Bibliografia : f. 59-73 Área de concentração: Insumos, medicamentos e correlatos Resumo: Fatores de crescimento são proteínas, que entre outras funções biológicas são responsáveis pela cicatrização de tecidos através do estímulo à síntese de DNA e divisão celular. São rapidamente degradados in vivo, principalmente por proteases. Seu revestimento em nanopartículas pode ser uma alternativa para protegê-los da degradação, mantendo um estímulo constante de cicatrização através da liberação sustentada dos fatores de crescimento a partir destas. Neste trabalho os fatores de crescimento foram incorporados em lipossomas catiônicos revestidos com os biopolímeros xantana e galactomanana através da técnica de layer-by-layer (LbL). O revestimento foi proposto pois lipossomas tendem a coalescer e podem ser reconhecidos por macrófagos devido à sua carga superficial positiva. A interação natural entre os polímeros xantana e galactomanana comprovou ser forte o suficiente para estruturar até 8 camadas de LbL, por análises de microbalança de cristal de quartzo (QCM) e potencial zeta. A interação entre o tensoativo brometo de dimetil-dioctadecil amônio (DDAB) e a xantana, foi comprovada através da diminuição da concentração micelar crítica (CMC) do surfactante na presença de xantana, determinada por tensiometria, turbidimetria e fluorimetria com sonda de pireno. Também foi comprovada através de análises de microcalorimetria exploratória diferencial (?-DSC) e pelos parâmetros termodinâmicos: entalpia padrão de micelização, entropia padrão de micelização, energia livre padrão de micelização, energia livre padrão de adsorção, área mínima ocupada por uma molécula de tensoativo na interface e excesso superficial máximo na interface ar/solução devido à interação tensoativo-polímero. Esta interação possibilitou o revestimento polimérico com xantana dos lipossomas catiônicos e posteriormente com a galactomanana. Os lipossomas revestidos pelos biopolímeros formaram nanopartículas com diâmetro de 165 (± 15) nm, medido por espalhamento de luz dinâmico (DLS), e com potencial zeta (?) de - 4 (± 13) mV, e foram capazes de aumentar em 10 vezes a liberação sustentada de fator de crescimento epidermal (EGF), comparado a lipossomas não revestidos, a uma taxa de 4,7x10-3 min-1. Assim, a utilização de biopolímeros xantana e galactomanana, possibilitou a formação lipossomas revestidos, capazes de sustentar a liberação de fatores de crescimento permitindo maior tempo de ação no sítio. Palavras chave: DDAB. Xantana. Galactomanana. EGF. Lipossomas Catiônicos. Layer-by-layer. Abstract: Growth factors are proteins secreted from activated platelets, responsible for tissue healing trough DNA synthesis and cellular division stimulation. They are fast degraded in vivo, specially by proteases. Their entrapment in nanoparticles can be an alternative to protect them from degradation, keeping a constant tissue healing stimuli by their sustained release from the nanoparticles. In this work the growth factors were entrapped in cationic liposomes coated by the biopolymers xanthan and galactomannan trough the layer-by-layer (LbL) technique. Liposomes tend to aggregate and can be recognized by macrophages by their superficial charge, thus, coating was purposed. The natural interaction between xanthan and galactomannan proved to be strong enough to enable LbL structure up to 8 layers, evidenced by quartz crystal microbalance (QCM) and zeta potential. The interaction between dimethyl-dioctadecyl ammonium bromide (DDAB) and xanthan, was evidenced by the surfactants critical micelle concentration (CMC) reduction in the presence of xanthan, determined by tensiometry, turbidimetry and pyrene probe fluorimetry. It was also evidenced by micro differential scanning calorimetry (?-DSC) and by the following thermodynamic parameters: standard enthalpy of micellization, standard entropy of micellization, standard free energy of micellization, minimum area occupied by a surfactant molecule at the interface and the surface excess concentration. This interaction enabled xanthan coating of the cationic liposomes. The biopolymer coating of liposomes generated nanoparticles with 165 (± 15) nm, determined by dynamic light scattering (DLS), and with - 4 (± 13) mV zeta potential, capable of 10 fold increase in the sustained release of epidermal growth factor (EGF), compared to non coated liposomes, at a 4,7x10-3 min-1 rate.

Orientador: Prof. Dr. Rilton Alves de Freitas Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa : Curitiba, 28/03/2014 Inclui referências: p. 79-86 Resumo: As galactomananas são polissacarídeos constituídos por uma cadeia principal de Dmanopiranose unidas por ligação ?-(1?4) e ramificações D-galactopiranose ?-(1?6). A oxidação seletiva do C-6 promovida pelo reagente 2,2,6,6-tetrametilpiperidina-1-oxil (TEMPO) é uma forma de modificar e promover características e funcionalidades diferentes a esta molécula. Neste trabalho foi realizado a oxidação seletiva com reagente TEMPO das galactomananas de alfarroba e guar, com 5 graus diferentes de oxidação, determinados a partir do consumo de NaOH durante a reação. A oxidação foi confirmada através da caracterização por Espectroscopia no Infravermelho (FTIR) e Ressonância Magnética Nuclear (RMN), onde foi observada a presença de aldeídos nos graus de oxidação intermediários. A partir dos dados obtidos pela metodologia de cromatografia líquida de alta eficiência por troca iônica acoplada a detecção por amperometria pulsada (HPAED-PAD) a razão de Manose/Galactose foi determinada sendo para alfarroba nativa e seus derivados oxidados 1, 2, 3, 4 e 5 de 3,8/1, 2/1, 1,9/1, 1,7/1, 1,5/1 e 3,9/1. Para a guar e seus derivados oxidados 1, 2, 3, 4 e 5 os valores são de 1,2/1, 1,6/1, 1,5/1, 1,6/1, 1,5/1 e 5,4/1. Estes dados demonstraram que há uma preferência em oxidar a manose e posteriormente a galactose durante a reação. As propriedades macromoleculares e hidrodinâmicas das galactomananas nativas e oxidadas foram obtidas através da análise por cromatografia de exclusão de tamanho (SEC). Os valores de massa molar (Mw), viscosidade intrinseca [?], raio de giração (Rg) e comprimento de persistência (Lp) diminuiram com o aumento do grau de oxidação em ambas as galactomananas. Para a alfarroba nativa os valores foram de respectivamente 2,7x105 g.mol-1, de 4,9 dL.g-1, 35 nm, 6,15 nm. Na amostra 4 estes valores foram de respectivamente 0,43x105 g.mol-1, 0,6 dL.g-1, 9 nm e 2,50 nm. Os valores de Rg foram calculados a partir da equação de Flory-Fox, usando informações do viscosímetro, e o Lp pela formula para cadeias semi-flexiveis ou 'worm like". A mesma redução nos parâmetros macromoleculares também pode ser observada comparando-se a guar nativa com as amostras 1 a 5, devido ao fato das cargas presentes nas galactomanas oxidadas gerarem uma repulsão entre as moléculas e consequentemente diminuirem a tendência ao entrelaçamento e agregação entre essas. Os valores de Mw, [?], Rg, Lp foram, respectivamente, para a guar nativa e amostra 5 de 2,4x105 g.mol-1 e 0,56 x105 g.mol-1, 2,0 dL.g-1 e 0,5 dL.g-1, 25 nm e 10,0 nm, 4,15 nm e 2,80nm. A oxidação seletiva com reagente TEMPO se mostrou eficente para aumentar a flexibilidade da molécula, mesmo com pouco tempo de reação. Os parâmetros macromoleculares obtidos a partir da técnica de espalhamento de luz (LS) para as galactomananas nativas e oxidadas foram superiores aos obtidos por SEC. Este fato evidencia que para as moléculas com tendência a agregação, as técnicas que não sejam influenciadas por esses fatores são mais adequadas para realizar as caracterizações. Palavras chave: Galactomanana 1. Guar 2. Alfarroba 3. Oxidação seletiva C-6 4. Reagente TEMPO 5. Comprimento de persistência 6. Abstract: Galactomannans are polysaccharides composed of D-mannopyranose linked ?-(1?4) main chain, ?-(1?6) branched by D-galactopiranose. The selective oxidation of C-6, promoted by reagent 2,2,6,6-tetrametilpiperidina-1-oxil (TEMPO), is a way to promote and modify various characteristics of this molecule. In this work, the oxidation reactions of guar and carob galactomannans were performed with TEMPO with 5 different degrees of oxidation, determined from the consumption of NaOH during the reaction. Characterization with Infrared Spectroscopy (FTIR) and Nuclear Magnetic Resonance (NMR) confirmed the chemical modification, where the presence of aldehydes was observed in intermediate degrees of oxidation. From the data obtained by high performance liquid chromatography coupled ion exchange efficiency with detection by pulsed amperometry (HPAED-PAD), the ratio of Mannose /Galactose was determined to be, respectively for the native carob and their oxidized derivatives 1, 2, 3, 4 and 5 were 3.8/1, 2/1, 1.9/1, 1.7/1, 1.5/1 and 3.9/1. For oxidized guar and its derivatives 1, 2, 3, 4 and 5 values are 1.2/1, 1.6/1, 1.5/1, 1.6/1, 1.5/1 and 5.4/1. These data demonstrated a preference to oxidize the mannose, and subsequently the galactose, during the reaction of oxidation. The macromolecular and hydrodynamic properties of the native and oxidized galactomannans were obtained through the analysis by size exclusion chromatography (SEC). The values of molar mass (Mw), intrinsic viscosity [?], radius of gyration (Rg) and the persistence length (Lp) decreased with increasing degree of oxidation in both galactomannans. To native locust, these parameter were respectively 2,7x105 g.mol-1, 4.9 dL.g-1, 35 nm and 6.15 nm. In sample 4 these values reduced so much 0,43x105 g.mol-1, 0,6 dl.g-1, 9 nm and 2.50 nm. Rg values were calculated from the Flory-Fox equation and Lp by the formula for semi-flexible strands or "worm like". The same reduction can also be observed by comparing the native guar with samples 1 to 5, due to the presence of charges in the oxidized galactomannans, that generated a repulsion between molecules and consequently diminish the tendency to aggregation and form entanglements in the pH and buffer used (0.1 mol.L- 1, TRIS-HCl, pH 8.0). The values of Mw, [?], Rg, Lp for native guar and sample 5 respectively were 2,4x105 g.mol-1 and 0.56 x 105 g.mol-1, 2.0 dl.g-1 and 0.5 dl.g-1, 25 nm and 10.0 nm, 4.15 nm and 2,80nm. The selective oxidation with TEMPO reagent proved to be efficient to increase the flexibility of the molecule, even with a short reaction time. The macromolecular parameters obtained from the technique of light scattering (LS) for native and oxidized galactomannans were higher than those obtained by SEC. This fact suggested the use of techniques which are not influenced by aggregates in solution to improve the characterization of galactomannans and its oxidized derivatives. Keywords: Galactomannans 1. Guar 2. Carob 3. Selective oxidation 4. Reagent TEMPO 5. Length of persistence 6.