Aplicações biotecnológicas de celulose microfibrilada e nanosilica para desenvolvimento de produtos sustentáveis: ênfase de uso inicial em medidas não farmacológicas para enfretamento da COVID-19

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Cruz, Juliana Varella
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertacoes da USP
Universidade de São Paulo
Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Celulose microfibrilada
Fotoproteção
Fototoxicidade
Genotoxicidade
Nanosilica
Irritação dérmica
Lignina
Photoprotection
Microfibrillated cellulose
Lignin
Genotoxicity
Dermal irritation
Phototoxicity
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/60/60134/tde-11112025-091149/
Resumo: A crescente demanda por produtos com menor impacto ambiental e mais seguros tem impulsionado o uso de matérias-primas sustentáveis em diferentes tipos de formulações. Neste contexto, celulose microfibrilada (CNF), nanosílica (SiO<sub>2</sub>NP) e lignina apresentam potencial promissor. A CNF promove coesão entre partículas e a SiO<sub>2</sub>NP pode atuar como sistema de liberação controlada. A lignina é um subproduto da indústria papeleira, e possui propriedades de absorção de radiação UV. Foi avaliada a segurança desses compostos quanto à irritação dérmica, genotoxicidade, fototoxicidade e fotoproteção. O teste de irritação dérmica foi realizado com o modelo SkinVitro-RHE, seguindo a OECD TG 439 com adaptações. Para genotoxicidade, aplicou-se o ensaio de micronúcleo (OECD TG 487) em células V79-4 e quantificação da fosfo-histona H2AX (&gamma;-H2AX) por citometria de fluxo. Também foram medidas 5-metilcitosina (5-mC) e 5-hidroximetilcitosina (5-hmC) para avaliar a metilação global do DNA. Duas frações de lignina kraft (LE e R1) e CNF foram testadas em células HaCaT para fototoxicidade (UVA, 4 J/cm²) e fotoproteção (produção de ROS com DCF-DA). Nenhuma das nanopartículas mostrou efeito irritante, penetração na epiderme ou alterações histológicas. Também não causaram danos genéticos nem modificaram o perfil epigenético. LE e R1 apresentaram fototoxicidade dependente da concentração, enquanto a CNF não apresentou fototoxicidade. Ambas as frações de ligninas e CNF reduziram a produção de ROS induzida por luz UV, sugerindo potencial fotoprotetor. Frente ao apresentado, CNF, SiO<sub>2</sub>NP e lignina (LE e R1) são alternativas promissoras para formulações com menor impacto ambiental e maior segurança.
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A lignina é um subproduto da indústria papeleira, e possui propriedades de absorção de radiação UV. Foi avaliada a segurança desses compostos quanto à irritação dérmica, genotoxicidade, fototoxicidade e fotoproteção. O teste de irritação dérmica foi realizado com o modelo SkinVitro-RHE, seguindo a OECD TG 439 com adaptações. Para genotoxicidade, aplicou-se o ensaio de micronúcleo (OECD TG 487) em células V79-4 e quantificação da fosfo-histona H2AX (&gamma;-H2AX) por citometria de fluxo. Também foram medidas 5-metilcitosina (5-mC) e 5-hidroximetilcitosina (5-hmC) para avaliar a metilação global do DNA. Duas frações de lignina kraft (LE e R1) e CNF foram testadas em células HaCaT para fototoxicidade (UVA, 4 J/cm²) e fotoproteção (produção de ROS com DCF-DA). Nenhuma das nanopartículas mostrou efeito irritante, penetração na epiderme ou alterações histológicas. Também não causaram danos genéticos nem modificaram o perfil epigenético. LE e R1 apresentaram fototoxicidade dependente da concentração, enquanto a CNF não apresentou fototoxicidade. Ambas as frações de ligninas e CNF reduziram a produção de ROS induzida por luz UV, sugerindo potencial fotoprotetor. Frente ao apresentado, CNF, SiO<sub>2</sub>NP e lignina (LE e R1) são alternativas promissoras para formulações com menor impacto ambiental e maior segurança.The growing demand for eco-friendly and safe products has driven the use of sustainable materials in cosmetics and disinfectants. In this context, cellulose nanofibrils (CNF), silica nanoparticles (SiO>sub>2</sub>NP), and lignin show promising potential. CNF promotes cohesion between particles, SiO<sub>2</sub>NP can act as a controlled delivery system, and lignin, a byproduct of the paper industry, has ultraviolet (UV) radiation absorption properties. The safety of these compounds was assessed in terms of skin irritation, genotoxicity, phototoxicity, and photoprotection. The skin irritation test was performed using the SkinVitro-RHE model, following OECD TG 439 with adaptations for repeated exposure. Nanoparticle penetration was evaluated through autofluorescence using confocal microscopy. Genotoxicity was assessed using the micronucleus assay (OECD TG 487) in V79-4 cells and quantification of phosphorylated histone H2AX (&gamma;-H2AX) via flow cytometry. Additionally, 5-methylcytosine (5-mC) and 5-hydroxymethylcytosine (5-hmC) levels were measured to assess global DNA methylation. Two kraft lignin fractions (LE and R1) and CNF were tested in HaCaT cells for phototoxicity (UVA exposure, 4 J/cm²) and photoprotection (ROS production using DCF-DA). None of the nanoparticles showed irritating effects, epidermal penetration, or histological alterations. They also did not induce genetic damage or alter global methylation profiles. LE and R1 exhibited concentration-dependent phototoxicity, while CNF did not. All samples reduced UV-induced ROS production, suggesting potential photoprotective effects. In conclusion, CNF, SiO<sub>2</sub>NP, and lignin (LE and R1) are promising alternatives to enhance sustainability and safety in a range of formulations.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertacoes da USPUniversidade de São PauloFaculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão PretoOliveira, Danielle Palma deCruz, Juliana Varella2025-09-102026-04-17info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/60/60134/tde-11112025-091149/doi:10.11606/T.60.2025.tde-11112025-091149Reter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USP2026-04-17T17:38:02Zoai:teses.usp.br:tde-11112025-091149Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212026-04-17T17:38:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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