Resumo bassi, A. C. Z. Soluções Parenterais de Grande Volume: avaliação da estabilidade da solução e qualidade física e química da embalagem primária

PEREIRA, S. V. Preparation of piroxicam microparticulated solid dispersions by spray congealing. 2012. 137f. Dissertação (Mestrado). Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto - Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2012.

Aluno(a): Tamara Angelo de Oliveira Santos

Título: “Peptidases e lipases produzidas pelo fundo Fusarium oxysporum:caracterização e microencapsulação por spray drying”

Data:08/05/2012

ÂNGELO, T. Peptidases e lipases produzidas pelo fungo Fusarium oxysporum: caracterização e microencapsulação por spray drying. 2012. 65 p. Dissertação (Mestrado). Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto – Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2012.

Duas variações de resíduo agroindustrial foram analisadas como meio de cultura para o bioprocesso de fermentação semissólida pelo fungo Fusarium oxysporum, com o objetivo de obter a melhor produção de peptidases e lipases. Essas enzimas foram microencapsuladas por spray drying, visando garantir sua estabilidade e investigar outros prováveis benefícios obtidos pela técnica. A utilização de planejamento experimental permitiu analisar os efeitos e interações entre as variáveis operacionais do processo (temperatura de secagem, proporção e

adjuvantes e relação entre adjuvantes). A caracterização bioquímica e físico-química do extrato enzimático e das micropartículas também foram estudadas. O emprego de farelo de trigo como substrato demonstrou maior produção enzimática que o uso de farelo de algodão. A fermentação produziu uma serinopeptidase e uma lipase, ambas com característica alcalina, com alta estabilidade em ampla faixa de pH e certa estabilidade em diferentes temperaturas. Para ambas as enzimas, observou-se modulação positiva da atividade frente à maioria dos íons estudados e forte inibição pelo surfactante SDS, enquanto a lipase demonstrou superatividade frente a CTAB. A caracterização enzimática permite sugerir a aplicação dessas enzimas na formulação de detergentes enzimáticos, indústria de couro, indústria de papel, agroquímicos, síntese de biopolímeros e biodísel. No processo de microencapsulação, a temperatura foi a variável operacional mais importante para a estabilidade, enquanto a quantidade de adjuvantes em relação à quantidade de extrato enzimático influenciou nas condições de manipulação. O estudo demonstrou que a técnica de microencapsulação por spray drying resultou em grande benefício no armazenamento das enzimas, por aumentar consideravelmente sua estabilidade e melhorar as propriedades físicas do extrato.

ÂNGELO, T. Peptidases and lipases produced by the fungus Fusarium oxysporum: characterization and microencapsulation by spray drying. 2012. 65 p. Dissertation (Master). Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto – Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2012.

Two variations of agroindustrial residue were analyzed as culture medium for the bioprocess of solid-state fermentation by the fungus Fusarium oxysporum, in order to achieve the best production of peptidases and lipases. These enzymes were microencapsulated by spray drying in order to ensure its stability and investigate other potential benefits obtained by the technique. The use of experimental design allowed us to analyze the effects and interactions between the operating variables of the process (drying temperature, proportion of adjuvants and relation among adjuvants). Biochemical and physico-chemical characterization of the enzymatic extract and of the microparticles were also studied. The use of wheat bran as substrate demonstrated a greater enzyme production then the use of cottonseed meal. The fermentation produced serinepeptidases and lipases, both alkaline, with high stability over a wide pH range and some stability at different temperatures. For both enzymes, there was up regulation of activity with most of the ions analyzed and strong inhibition against the surfactant SDS, whereas lipase demonstrated superactivity against CTAB. The enzymatic characterization suggests the application of these enzymes in the formulation of enzymatic detergents, leather industry, paper industry, agrochemicals, synthesis of biopolymers and biodiesel. In the microencapsulation process, the temperature was the most important operating variable for stability, while the amount of adjuvants in relation to the amount of enzymatic extract influenced in terms of handling. The study demonstrated that the technique of microencapsulation by spray drying resulted in benefits for the storage of enzymes, by increasing considerably its stability and improve the physical properties of the extract.
Keywords: biotechnology, enzymology, bioencapsulation

Aluno(a): Thais Fedatto Abelha

Título: “Desenvolvimento e caracterização de sistemas de liberação tópico para veiculação de siRNA na terapia gênica da córnea: gel termorreversível e nanodispersões de cristal líquido”

Data: 10/10/2012

ABELHA, T. F. Desenvolvimento e caracterização de sistemas de liberação tópico para veiculação de siRNA na terapia gênica da córnea: gel termorreversível e nanodispersões de cristal líquido. 2012. 88f. Dissertação (Mestrado). Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto – Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2012.

O conhecimento do genoma humano e os avanços na biologia molecular levaram a descoberta de mecanismos celulares importantes. A terapia gênica surgiu com a proposta de interferir na fisiologia das células, que apresentam alguma disfunção causadora de uma doença, trazendo a possibilidade de tratamento para incontáveis enfermidades. Na tecnologia de RNA de interferência pequenos fragmentos de RNA de fita dupla (small interference RNA, siRNA) são utilizados para inibir a expressão de genes específicos. O olho tem sido um dos órgãos alvo para o uso desse tipo de tecnologia e, além disso, a córnea é uma membrana atrativa devido ao fácil acesso e a existência de diversas enfermidades que acometem a visão. Para aumentar a biodisponibilidade e viabilizar a administração de siRNA utilizando um polímero catiônico, uma formulação termorreversível com quitosana e outra composta de cristais líquidos funcionalizados com ácido hialurônico foram estudadas como possíveis sistemas de liberação ocular de siRNA, sendo que ambas são inéditas para aplicação tópica e oftálmica de siRNA. O gel termorreversível de poloxamer 407 foi associado a dois diferentes tipos de quitosana (LMW com 92,2% de desacetilação e MMW com 77,0% de desacetilação). Ambas as formulações apresentaram características desejáveis tanto como sistema de liberação de genes, tanto por apresentarem residual positivo e capacidade de complexar o siRNA, quanto como sistema compatível com via tópica ocular, devido ao comportamento reológico pseudoplástico. A quitosana LMW e a adição de NaCl à formulação alteraram a Tsol/gel do poloxamer; somente a associação com a quitosana MMW apresentou Tsol/gel adequada. Os sistemas contendo poloxamer em associação com os dois diferentes tipos de quitosana não promoveram a penetração do siRNA in vitro em córnea bovina nas condições experimentais utilizadas. O sistema líquido cristalino foi desenvolvido com monoleína (MO), polietilenimina (PEI), ácido hialurônico (HA) e fase aquosa. A formação de fases cristalinas foi avaliada por microscopia de luz polarizada e a estrutura das mesofases foi confirmada pela difração de raios X a baixo ângulo. O sistema líquido cristalino, composto de uma mistura de cristais de fase cúbica e hexagonal, foi disperso em nanopartículas de tamanho satisfatório, de aproximadamente 166 nm. Os sistemas apresentaram características desejáveis como sistema de liberação de genes, como potencial zeta adequado, capacidade de complexar sem degradar o siRNA e não foram citotóxicos em fibroblastos L929, além de serem compatíveis com a via ocular por serem isotônicos. A dispersão de cristais de MO/PEI foi capaz de transfectar as células L929, entretanto a incorporação do HA diminuiu a absorção celular, provavelmente devido ao elevado peso molecular do ácido hialurônico empregado. O presente estudo permite delinear o futuro desenvolvimento de formulações tópicas para administração de siRNA na córnea.

Palavras-chave: 1. Terapia gênica; 2. small interference RNA; 3. Aplicação ocular; 4. Gel in situ; 5. Nanopartícula; 6. Cristal líquido ii

ABELHA, T. F. Development and characterization of topical siRNA drug delivery systems for corneal gene therapy: thermoreversible gel and liquid crystalline nanodispersions. 2012. 88p. Dissertation (Master). Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto – Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2012.

The understanding of human genome and the evolvement of molecular biology led to discovery of important cellular mechanisms. Gene therapy has emerged as an approach to interfere with cell physiology, whenever it has a dysfunction that causes a disease, bringing new possibility of treatment to countless illnesses. In RNA interference mechanism, small double-stranded RNAs (small interference RNA, siRNA) inhibit specific gene expression. The eye has been one of the targeted organs for the use of such technology and, moreover, the corneal membrane is an attractive tissue due to the easy access and the existence of several diseases that can impair vision. To enhance bioavailability and facilitate the delivery of siRNA using a cationic polymer, a thermoreversible formulation containing chitosan and a liquid crystalline formulation functionalized hyaluronic acid were studied as potential delivery systems for ocular delivery of siRNA and both this systems are inedited as topical and ocular delivery of siRNA. A poloxamer 407 thermoreversible gel of was associated with two different types of chitosan (LMW with 92.2% deacetylation and MMW with 77.0% deacetylation). Both formulations showed desirable characteristics not only as gene delivery systems due to positive residual charge and capacity for complexing the siRNA, but also as a compatible ocular delivery system, due to pseudoplastic rheological behavior. The LMW chitosan and addition of NaCl to the formulation influenced the Tsol/gel of poloxamer gel; only the association with MMW chitosan showed desirable Tsol/gel. The systems containing poloxamer in combination with two different types of chitosan did not promote in vitro penetration of siRNA using bovine cornea under the used experimental conditions. The liquid crystalline system was developed with monoolein (MO), polyethylenimine (PEI), hyaluronic acid (HA) and aqueous phase. The formation of crystalline phases was observed by polarized light microscopy and the mesophases structures were confirmed by small angle X-ray diffraction. The liquid crystalline system composed of a mixture of hexagonal and cubic phases was dispersed into nanoparticles of suitable size, of approximately 166 nm. The formulations showed desirable characteristics as gene delivery systems, such as suitable zeta potential, ability to complex without degrading the siRNA and were not cytotoxic to fibroblasts L929, moreover, were compatible with the ocular administration due to isotonicity. The dispersion of crystals of MO/PEI was able to transfect L929 cells, however the incorporation of the HA decreased cellular uptake, probably due to high molecular weight hyaluronic acid employed. This study provides an outline for the future development of topical formulations to deliver siRNA to the cornea.

Keywords: 1. Gene therapy; 2. small interference RNA; 3. Ocular delivery; 4. In situ gel; 5. Nanoparticles; 6. Liquid crystals.

Aluno(a): Wellington Fioravante Salomão

Título: “Microencapsulação de dimetil dissulfeto (DMDS) por spray drying e spray congealing”

Data: 27/08/2012

SALOMÃO, W. F. Microencapsulação de dimetil dissulfeto (DMDS) por spray drying e spray congealing. 2012. 235f. Dissertação (Mestrado). Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto – Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2012.

O dengue e o dengue hemorrágico são considerados como as arboviroses mais importantes do ponto de vista da saúde pública além de serem também as mais disseminadas. O greening ou huanglongbing (HLB), por sua vez, é uma doença de difícil controle e rápida disseminação que afeta seriamente a produção de citros no mundo todo. É considerada a pior doença de citros da atualidade pois não tem cura e leva ao declínio e morte das árvores em alguns anos. O DMDS é um composto sulfúrico volátil derivado de plantas e que tem despertado um crescente interesse devido a sua comprovada atividade repelente e inseticida além de ação nematicida e disinfectante do solo. Visando oferecer uma alternativa para o controle de ambas as doenças, este trabalho teve como objetivo desenvolver um método de microencapsulação por spray drying e spray congealing para o dimetil dissulfeto (DMDS), visando a redução da sua volatilidade através de uma liberação controlada para o ambiente. Dessa forma, tornar-se-ia viável sua utilização como repelente, larvicida e inseticida no combate ao vetor do dengue além da sua utilização como repelente no controle do greening nas lavouras de citrus. Tentou-se a microencapsulação através de spray congealing utilizando enxofre como microencapsulante mas não se obteve sucesso devido as características térmicas do enxofre. Foram obtidas micropartículas de DMDS microencapsulado em goma arábica através da técnica de spray drying. As micropartículas e o processo de secagem foram caracterizados com relação ao rendimento de secagem, rendimento de microencapsulação, morfologia, teor de água residual, atividade de água, densidades aparente e compactada e propriedades de fluxo. Confirmou-se a possibilidade de microencapsulação de DMDS por spray drying e eficiência da goma arábica na retenção do mesmo. As partículas obtidas apresentaram boas propriedades de atividade de água, teor de água residual e densidade mas propriedades de fluxo que requerem melhoria. Foi feito também um estudo simplificado da viabilidade técnico-econômica da implantação de uma unidade de produção de DMDS microencapsulado. Esse estudo foi baseado no processo de microencapsulação estudado. Foram analisados diversos parâmetros econômicos e através destas análises verificou-se que a produção de DMDS microencapsulado pelo método utilizado seria economicamente viável.
Palavras-chave: DMDS, dimetil dissulfeto, microencapsulação, spray drying, dengue,

greening.

ABSTRACT

SALOMÃO, W. F. Microencapsulation of dimethyl disulfide (DMDS) by spray drying and spray congealing. 2012. 235f. Dissertation (Master). Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto – Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2012.

Dengue fever and dengue hemorrhagic fever are not only considered the most important arboviruses from public health standpoint but also the most disseminated ones. Greening or huanglongbing (HLB) is a citrus disease of difficult control and fast dissemination that affects citrus production all over the world. It is considered the worst citrus disease nowadays since it does not have a cure and it causes the decline and death of the trees in a few years. Dimethyl disulfide is a volatile sulphur compound derived from plants and that has aroused growing interest due to its proved repellence and insecticidal activity, soil disinfection and nematocidal

properties. Therefore, this work aimed at developing a DMDS microencapsulation method via spray drying and spray congealing in order to decrease DMDS’ volatility through a controlled release to the environment and offer a control alternative to both diseases. This would make DMDS use as a repellent, larvicide and insecticide of dengue fever’s vector and also its use in greening control as a repellent viable. We tried to microencapsulate the DMDS through spray congealing using sulfur as a microenpsulating agent but it was unsuccessful due to the thermal characteristics of sulfur. DMDS was microencapsulated in Arabic gum through spray drying. Drying yield, microencapsulation yield, morphology of the particles, residual water percentage, water activity, bulk and tapped density and flow properties were used to characterize the microparticles and the drying process. Feasibility of DMDS microencapsulation and Arabic gum efficiency in DMDS retention were confirmed. The microparticles presented good bulk and tapped density, residual water percentage and water activity properties though its flow properties requiring further improvement. A simplified technical-economical evaluation of a DMDS microencapsulation factory was also done. This evaluation was based on the studied microencapsulation process. Many economical parameters were analysed and those analyses showed that DMDS microparticles production using the studied method would be economically viable.

Aluno(a): Youssef Ali Abou Hamin Neto

Título: “Fermentação, purificação, caracterização bioquímica e microencapsulação da protease produzida pelo fungo Eupenicillium javanicum”

Data: 04/09/2012

Foram analisados alguns parâmetros que influenciam os bioprocessos, submerso e semissólido, do fungo Eupenicillium javanicum na produção de peptidases. No bioprocesso submerso foram avaliados a influência de diferentes concentrações e tipos de fonte de carbono e concentrações de fonte nitrogênio no meio, pH, temperatura e tempo de incubação. No bioprocesso semissólido foram avaliados a influência de dois tipos de resíduos agroindustriais, em diferentes proporções, dois tipos de fonte de nitrogênio, em diferentes concentrações, tempo e temperatura de incubação. As peptidases produzidas em ambos os bioprocessos foram caracterizadas bioquimicamente, avaliando, pH e temperatura ótima, estabilidade em diferentes temperaturas e valores de pH e influência da adição de íons e inibidores na atividade da peptidase. A enzima produzida em bioprocesso semissólido foi submetida ao processo de purificação utilizando métodos cromatográficos. Utilizando a peptidase pura foi realizado a caracterização bioquímica funcional e a determinação dos parâmetros cinéticos, ambos utilizando o substrato peptídico de supressão intramolecular de fluorescência. Além disso, o extrato enzimático obtido através do bioprocesso foi submetido ao processo de microencapsulação, visando uma maior estabilidade das peptidases e facilidade no armazenamento e transporte, utilizando a técnica de Spray drying, em seguida foi avaliado o rendimento do processo e a estabilidade das micropartículas produzidas. O fungo Eupenicillium javanicum mostrou potencial na produção de peptidases em ambos bioprocessos, produzindo peptidases da classe das metalopeptidases com alta estabilidade em diferentes valores de pH e temperatura. O processo de purificação mostrou-se viável e reprodutível. A análise dos parâmetros cinéticos revelou uma grande influência do lado “linha” da peptidase na eficiência catalítica. O processo de microencapsulação mostrou-se viável e gerou micropartículas estáveis. A peptidase produzida apresentou características que a torna um potencial uso nas diferentes áreas industriais.

Palavras-chave: biotecnologia, enzimologia, encapsulação, peptidase, bioprocessos. ii

Abstract

HAMIN-NETO, Y. A. A. Fermentation, purification, biochemical characterization, and microencapsulation of protease produced by the fungus Eupenicillium javanicum. 2012. 67 p. Dissertation (Master). Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto – Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2012.

Some parameters that influence the submerged and semi solid bioprocesses, by the fungus Eupenicillium javanicum in the peptidases production, were conducted. In submerged bioprocess was evaluated the effect of different concentrations and types of carbon source and nitrogen source in the medium, pH, temperature and incubation time. In semi solid bioprocess semi solid was evaluated the influence of two types of agroindustrial residues, in different proportions, and different concentrations of nitrogen source, temperature and of incubation time. The peptidases produced in both bioprocesses were characterized biochemically, evaluating, the optimum pH and temperature, stability at different temperatures and pH values and evaluating the influence of the addition of ions and inhibitors on peptidase activity. The enzyme produced in semi solid bioprocess was subjected to the purification process using chromatographic methods. Using pure peptidase was performed the biochemical characterization and determination of kinetic parameters, both using the fluorescence intramolecular suppression peptide substrate. Furthermore, the enzymatic extract obtained by semi solid bioprocess was subjected to microencapsulation process by using the technique of spray drying, in order to obtain greater stability, ease storage and transport of peptidases, then assessed the yield process and stability of the microparticles produced. The fungus Eupenicillium javanicum showed potential production of peptidases in the both bioprocesses, producing peptidases that belong to the class of metallopeptidases, with high stability at different pH and temperature. The purification process was feasible and reproducible. The analysis of kinetic parameters revealed a strong influence of the "line" side on the peptidase catalytic efficiency. The microencapsulation process was feasible and generated stable microparticles. The peptidase produced have characteristics that makes it a potential use in different industrial fields.