Nanogéis termorresponsivos à base de amido de manga e sua aplicabilidade como carreador de moléculas hidrofóbicas
| Ano de defesa: | 2022 |
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| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/48237 |
Resumo: | Brazil is a major mango producer. In particular, the Brazilian Northeast, which in 2019 produced more than 1 million tons of the fruit. Mango seed is a rich source of starch, but it is currently discarded as agro-industrial waste. Given this scenario, producing copolymers based on mango starch, which is currently discarded as organic waste, in the form of thermoresponsive nanogels for drug incorporation is an economically viable solution. In addition, a problem faced in the pharmacological area is that most hydrophobic drugs have low absorption in the human body, due to their low solubility and stability in aqueous media. Consequently, the use of specific carriers for the delivery of hydrophobic drugs can increase their efficiency of action. Therefore, in this work the proposal is the production of biodegradable and thermoresponsive nanovehicles that are effective in the transport of hydrophobic drugs. For this, first, the starch was crosslinked with glutaraldehyde, followed by carboxymethylation with monocloacetic acid and, finally, by grafting of poly(N-isopropylacrylamide) chains (PNIPAM). The results obtained in the elemental analysis, hydrogen NMR and infrared with Fourier transform revealed the structural aspects and composition of the materials, evidencing the success in the production of carboxymethylamido-g-poly(N-isopropylacrylamide) (CMA-g-PNIPAM). Through SEM and DLS it was found that the nanoparticles showed high swelling power. The transmittance of the copolymers in aqueous media abruptly decreased above 33 °C. The nanogels showed no toxicity to human adipose tissue-derived stem cells (ADSCs) and red blood cells (RBCs). Likewise, the products proved to be non-hemolytic in the LDH, alamarBlue and hemolysis assays. In view of the results obtained, the potential of polymeric matrices based on CMA-gPNIPAM as carriers of hydrophobic drugs was evaluated, using curcumin as a model drug. The curcumin incorporation kinetics data showed that in 8 hours the polymer matrix was able to absorb approximately 25% of the available free curcumin, fitting the pseudo-second order sorption model. Based on the results obtained, it is concluded that the synthesized copolymers present interesting functional characteristics for application in hydrophobic drug delivery systems. |
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Nanogéis termorresponsivos à base de amido de manga e sua aplicabilidade como carreador de moléculas hidrofóbicasQuímicaNanogelAmido de mangaPolímeros termorresponsivosCurcuminaBrazil is a major mango producer. In particular, the Brazilian Northeast, which in 2019 produced more than 1 million tons of the fruit. Mango seed is a rich source of starch, but it is currently discarded as agro-industrial waste. Given this scenario, producing copolymers based on mango starch, which is currently discarded as organic waste, in the form of thermoresponsive nanogels for drug incorporation is an economically viable solution. In addition, a problem faced in the pharmacological area is that most hydrophobic drugs have low absorption in the human body, due to their low solubility and stability in aqueous media. Consequently, the use of specific carriers for the delivery of hydrophobic drugs can increase their efficiency of action. Therefore, in this work the proposal is the production of biodegradable and thermoresponsive nanovehicles that are effective in the transport of hydrophobic drugs. For this, first, the starch was crosslinked with glutaraldehyde, followed by carboxymethylation with monocloacetic acid and, finally, by grafting of poly(N-isopropylacrylamide) chains (PNIPAM). The results obtained in the elemental analysis, hydrogen NMR and infrared with Fourier transform revealed the structural aspects and composition of the materials, evidencing the success in the production of carboxymethylamido-g-poly(N-isopropylacrylamide) (CMA-g-PNIPAM). Through SEM and DLS it was found that the nanoparticles showed high swelling power. The transmittance of the copolymers in aqueous media abruptly decreased above 33 °C. The nanogels showed no toxicity to human adipose tissue-derived stem cells (ADSCs) and red blood cells (RBCs). Likewise, the products proved to be non-hemolytic in the LDH, alamarBlue and hemolysis assays. In view of the results obtained, the potential of polymeric matrices based on CMA-gPNIPAM as carriers of hydrophobic drugs was evaluated, using curcumin as a model drug. The curcumin incorporation kinetics data showed that in 8 hours the polymer matrix was able to absorb approximately 25% of the available free curcumin, fitting the pseudo-second order sorption model. Based on the results obtained, it is concluded that the synthesized copolymers present interesting functional characteristics for application in hydrophobic drug delivery systems.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESO Brasil é um grande produtor de manga. Em especial o Nordeste Brasileiro, que em 2019 produziu mais de 1 milhão de toneladas da fruta. Sendo o caroço da manga uma fonte rica em amido, mas que atualmente é descartado como rejeito agroindustrial. Diante desse cenário, produzir copolímeros à base do amido da manga, que atualmente é descartado como lixo orgânico, na forma de nanogéis termorresponsivos para incorporação de fármacos é uma solução economicamente viável. Além disso, uma problemática enfrentada na área farmacológica é que grande parte dos medicamentos hidrofóbicos tem baixa absorção no corpo humano, em função da sua baixa solubilidade e estabilidade em meio aquoso. Consequentemente, o uso de carreadores específicos para entrega dos medicamentos hidrofóbicos pode aumentar sua eficiência de ação. Portanto, neste trabalho a proposta é a produção de nanoveículos biodegradáveis e termorresponsiveis que sejam eficazes no transporte de fármacos hidrofóbicos. Para tanto, primeiramente, o amido foi reticulado com glutaraldeído, seguido pela carboximetilação com ácido monocloroacético e, finalmente, pela enxertia de cadeias de poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAM). Os resultados obtidos na análise elementar, RMN de hidrogênio e infravermelho com transformada de Fourier revelaram os aspectos estruturais e composição dos materiais, evidenciando o sucesso na produção do carboximetilamido-g-poli(N-isopropilacrilamida) (CMA-g-PNIPAM). Através da MEV e DLS constatou-se que as nanopartículas apresentaram elevado poder de intumescimento. A transmitância dos copolímeros em meio aquoso diminuiu abruptamente acima de 33 °C. Os nanogéis não apresentaram toxicidade para células-tronco derivadas de tecido adiposo humano (ADSCs) e hemácias (RBCs). Da mesma forma, os produtos mostraram-se não hemolíticos nos ensaios de hemólise. Em virtude dos resultados obtidos, foi avaliado o potencial de matrizes poliméricas à base de CMA-g-PNIPAM como carreadores de fármacos hidrofóbicos, usando a curcumina como fármaco modelo. Os dados da cinética de incorporação da curcumina mostraram que em 8 horas a matriz polimérica conseguiu absorver aproximadamente 25% da curcumina livre disponível, enquadrando-se no modelo de sorção de pseudo-segunda ordem. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que os copolímeros sintetizados apresentam características funcionais interessantes para aplicação em sistemas de carreamento de fármacos hidrofóbicos.Universidade Federal do Rio Grande do NorteBrasilUFRNPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICABalaban, Rosângela de Carvalhohttp://lattes.cnpq.br/4010640845906096https://orcid.org/0000-0002-7587-6010http://lattes.cnpq.br/7711521318854102Marques, Nívia do NascimentoMaia, Ana Maria da SilvaFonseca, José Luís Cardozohttp://lattes.cnpq.br/8143800826985556Alves, Keila dos SantosMadruga, Liszt Yeltsin CoutinhoOliveira, Marlizia Adja Lopes de2022-06-20T20:31:27Z2022-06-20T20:31:27Z2022-02-25info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfOLIVEIRA, Marlizia Adja Lopes de. Nanogéis termorresponsivos à base de amido de manga e sua aplicabilidade como carreador de moléculas hidrofóbicas. 2022. 96f. Tese (Doutorado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/48237info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRN2022-06-20T20:32:09Zoai:repositorio.ufrn.br:123456789/48237Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/repositorio@bczm.ufrn.bropendoar:2022-06-20T20:32:09Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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Brazil is a major mango producer. In particular, the Brazilian Northeast, which in 2019 produced more than 1 million tons of the fruit. Mango seed is a rich source of starch, but it is currently discarded as agro-industrial waste. Given this scenario, producing copolymers based on mango starch, which is currently discarded as organic waste, in the form of thermoresponsive nanogels for drug incorporation is an economically viable solution. In addition, a problem faced in the pharmacological area is that most hydrophobic drugs have low absorption in the human body, due to their low solubility and stability in aqueous media. Consequently, the use of specific carriers for the delivery of hydrophobic drugs can increase their efficiency of action. Therefore, in this work the proposal is the production of biodegradable and thermoresponsive nanovehicles that are effective in the transport of hydrophobic drugs. For this, first, the starch was crosslinked with glutaraldehyde, followed by carboxymethylation with monocloacetic acid and, finally, by grafting of poly(N-isopropylacrylamide) chains (PNIPAM). The results obtained in the elemental analysis, hydrogen NMR and infrared with Fourier transform revealed the structural aspects and composition of the materials, evidencing the success in the production of carboxymethylamido-g-poly(N-isopropylacrylamide) (CMA-g-PNIPAM). Through SEM and DLS it was found that the nanoparticles showed high swelling power. The transmittance of the copolymers in aqueous media abruptly decreased above 33 °C. The nanogels showed no toxicity to human adipose tissue-derived stem cells (ADSCs) and red blood cells (RBCs). Likewise, the products proved to be non-hemolytic in the LDH, alamarBlue and hemolysis assays. In view of the results obtained, the potential of polymeric matrices based on CMA-gPNIPAM as carriers of hydrophobic drugs was evaluated, using curcumin as a model drug. The curcumin incorporation kinetics data showed that in 8 hours the polymer matrix was able to absorb approximately 25% of the available free curcumin, fitting the pseudo-second order sorption model. Based on the results obtained, it is concluded that the synthesized copolymers present interesting functional characteristics for application in hydrophobic drug delivery systems. |
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