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Tipo: Tese
Título: Development of biobased polymeric nanoparticles containing active pharmaceutical ingredients for anticancer application
Título(s) alternativo(s): Desenvolvimento de nanopartículas poliméricas de base biologica contendo ingredientes farmacêuticos ativos para aplicação anticancerígena
Autor(es): Freire, Nathália Freitas
Primeiro Orientador: Albuquerque, Elaine Cabral
Segundo Orientador: Fialho, Rosana Lopes
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Araújo, Pedro Hermes de
metadata.dc.contributor.advisor-co2: Sayer, Claudia
metadata.dc.contributor.referee1: Barbosa, Raquel de Melo
metadata.dc.contributor.referee2: Azevedo, Joyce Batista
metadata.dc.contributor.referee3: Oechsler, Bruno Francisco
metadata.dc.contributor.referee4: Espírito Santo, Islane
metadata.dc.contributor.referee5: Velasco, Guillermo Diez
Resumo: Os óleos vegetais são potenciais substitutos dos derivados de petróleo, sendo uma alternativa limpa, ambientalmente amigável e de alta disponibilidade. Os produtos químicos derivados de biomassa podem ser convertidos em monômeros com estruturas únicas e novas propriedades. O ácido 10-undecenoico, derivado do óleo de rícino, apresenta-se como um potencial material para a preparação de ésteres que podem ser transformados em polímeros biodegradáveis. Esse projeto de pesquisa possui como objetivo estudar a síntese e a caracterização físico, química e biológica de nanopartículas poliméricas, derivadas de fontes renováveis, contendo os insumos farmacêuticos ativos (IFAs) ftalocianina de zinco e extrato de Cannabis completo, ambos com propriedades promissoras ação contra o câncer. Na primeira etapa do trabalho, obteve-se o encapsulamento de ftalocianina de zinco (ZnPc) em nanopartículas de poli(tioéter-éster) (PTEe) por polimerização em miniemulsão in situ via tiol-eno utilizando monômero α-ω-dieno diester de base biológica (derivado do óleo de rícino). Dois tióis diferentes foram empregados como comonômeros. As nanopartículas de PTEe carregadas de ZnPc apresentaram um diâmetro médio de 122 -145 nm e alta eficiência de encapsulamento (> 95%). As nanopartículas de PTEe contendo ZnPc apresentaram um diâmetro médio entre 122-145 nm e alta eficiência de encapsulamento (> 95%). As análises mostraram que não houve interação significativa entre a substância e a cadeia polimérica, indicando que o ZnPc está disperso na matriz. O perfil de liberação do ZnPc apresentou uma rápida liberação inicial (efeito burst) seguido de uma taxa de liberação lenta. Os estudos de citotoxicidade revelaram que as nanopartículas não causam danos hemolíticos e apresentaram efeito fototóxico em células de câncer de mama. Na segunda etapa do trabalho, o extrato completo de Cannabis foi encapsulado em nanopartículas poliméricas de PTEe pelas técnicas de miniemulsão in situ e evaporação de solvente, utilizando o monômero 1,3-propylene diundec-10-enoate. O extrato de Cannabis foi analisado por caracterizações físicoquímicas e por estudos biológicos in vitro, como ensaio de citotoxicidade, ensaio de hemólise, apoptose e potencial de membrana para investigar o potencial das nanopartículas em tratamentos anticancerígenos. Com alta eficiência de encapsulamento (> 97%) e um diâmetro médio entre 91 - 229 nm, o encapsulamento de extrato de Cannabis em nanopartículas de base biológica foi eficiente para estimular um efeito citotóxico na linhagem de células cancerígenas.
Abstract: Vegetable oils are potential substitutes for petroleum derivatives, as they present themselves as a clean and environmentally friendly alternative and are available in high quantities at relatively low prices. Biomass-derived chemicals can be converted into monomers with unique structures, generating materials with new properties. Methyl 10-undecenoic acid, a castor oil derived, was shown to be a suitable starting material for the preparation of esters with alkene groups that can be lead in biodegradable polymers. The main objective of this research work is the study of the synthesis and physical, chemical, and biological characterization of polymeric particles derived from renewable sources, containing the active pharmaceutical ingredients (APIs) zinc phthalocyanine (ZnPc) and full-spectrum Cannabis extract (CN), both with promising action against cancer. At the first step of the work, the encapsulation of zinc phthalocyanine in poly(thioether-ester) (PTEe) nanoparticles via thiol-ene miniemulsion polymerization using a biobased α-ω-diene diester monomer (derived from castor oil) was obtained. Two different thiols were employed as comonomers. ZnPc loaded PTEe nanoparticles presented an average diameter of around 122 -145 nm and high encapsulation efficiency (> 95%) of ZnPc for both thiols. FTIR and thermal analyses showed that there was no significant interaction between the drug and the polymer, indicating that ZnPc is molecularly dispersed in the polymeric matrix. The ZnPc release profile in the nanoparticles showed an initial burst effect followed by a slowrelease rate. Cytotoxicity studies showed that nanoparticles do not cause hemolytic damage and showed phototoxic effect in breast cancer cells at low concentrations of ZnPc. In second step, full-spectrum Cannabis extract was encapsulated in PTEe nanoparticles synthesized by thiolene in situ miniemulsion and solvent evaporation with the biobased monomer (1,3-propylene diundec-10-enoate). The Full-spectrum Cannabis extract was analyzed by physicochemical characterizations and also by biological in vitro studies such as cytotoxicity assay, hemolysis assay, apoptosis, and membrane potential to investigate the potential of nanoparticles for anticancer therapy treatments. With high encapsulation efficiency (> 97%) and an average diameter between 91 - 229 nm, the encapsulation of full-Cannabis extract in biobased nanoparticles was efficient to stimulate a cytotoxic effect on cancer cells line.
Palavras-chave: Monômeros de base biológica
Nanopartículas de poli (tioéter-éster)
Polimerização por miniemulsão in situ via tiol-eno
Evaporação de solvente
Ftalocianina de zinco
Extrato de cannabis completo
Terapia anticancerígena
Estudos in vitro
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS ORGANICOS
Idioma: eng
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Escola Politécnica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Industrial (PEI) 
Tipo de Acesso: Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/36727
Data do documento: 21-Dez-2022
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