Nanocristais de besifloxacino para o tratamento de conjuntivite bacteriana: preparação, caracterização físico-química e toxicidade / Besifloxacin nanocrystals for treating bacterial conjunctivitis: preparation, physicochemical characterization, and toxicity

A conjuntivite bacteriana tem significante impacto na Saúde Pública. Essa infecção representa mais de um terço das doenças oculares relatadas em âmbito global. É uma doença altamente contagiosa causada por variedade de bactérias aeróbias e anaeróbias. Diferentes antibióticos empregados no tratamento dessa doença têm apresentado elevada incidência de resistência bacteriana. Dentre os antibióticos de última geração, destaca-se o besifloxacino, antibiótico de quarta geração da classe das fluoroquinolonas, indicado exclusivamente para uso oftálmico tópico. Entretanto, esse fármaco possui baixa solubilidade em água, diminuindo sua biodisponibilidade. Tendo em vista superar esse desafio, foi proposta abordagem nanotecnológica para o desenvolvimento de nanocristais desse fármaco. A preparação de nanocristais de besifloxacino empregando moagem via úmida em escala reduzida foi promissora empregando tensoativo Povacoat®. O Diâmetro hidrodinâmico médio (DHM) da partícula foi de aproximadamente 550 nm, com índice de polidispersão (IP) menor que 0,2. Esse resultado permitiu aumentar a solubilidade de saturação em aproximadamente duas vezes em relação a matéria-prima, possibilitando aumentar a velocidade de dissolução desse fármaco e melhorar sua biodisponibilidade e segurança. Além disso, foi validado o método para quantificação do besifloxacino por CLAE, apresentando especificidade, linearidade no intervalo de 20 a 80µg/mL (r= 0,9996), precisão por repetibilidade (DPR= 1,20%, 0,84% e 0,39%), precisão intermediária (DPR= 0,94%) e exatidão 99,03%. Estudo de estabilidade acelerado (90 dias) na condição 40°C±2°C/75%UR±5%UR e estudo de estabilidade de acompanhamento (150 dias) na condição: 25°C ± 2°C / 60% UR ± 5% UR evidenciaram a estabilidade do teor no período avaliado. Ainda, a nanossuspensão de besifloxacino 0,6% m/m (nanocristais) na dose máxima (500 mg/kg) e o estabilizante Povacoat® (750 mg/kg) não apresentaram toxicidade em larvas de G. mellonella. A concentração inibitória mínima (CIM) para a formulação inovadora foi de 0,0960 µg/mL e 1,60 µg/mL frente a Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa, respectivamente, confirmando eficácia in vitro

Bacterial conjunctivitis greatly impacts the population's health, presenting more than a third of eye diseases reported worldwide. It is an infection caused by various aerobic and anaerobic bacteria and is highly contagious. Therefore, it presents a high incidence of bacterial resistance to the antibiotics commonly used for treatment. Among the most recent antibiotics, besifloxacin is a fourth-generation fluoroquinolone antibiotic indicated exclusively for topical ophthalmic use. Due to its importance in treating bacterial conjunctivitis and its low solubility in the water, a nanotechnological approach was proposed to develop besifloxacin nanocrystals. The preparation of besifloxacin nanocrystals using small-scale wet milling was promising using Povacoat® surfactant. The particle's average hydrodynamic diameter (DHM) was approximately 550 nm, with a polydispersity index (IP) of less than 0.2. This result increased the saturation solubility approximately two times concerning the raw material, making it possible to increase the dissolution rate of this drug and improve its bioavailability and safety. In addition, the method for quantification of besifloxacin by HPLC was validated, presenting specificity, linearity in the range of 20 to 80µg/mL (r= 0.9996), precision by repeatability (DPR= 1.20%, 0.84% and 0.39%), intermediate precision (DPR= 0.94%) and accuracy 99.03%. Accelerated stability study (90 days) at 40°C±2°C/75%RH±5%RH condition and follow-up stability study (150 days) at 25°C ± 2°C / 60% RH ± condition 5% RH showed the stability of content in the evaluated period. Furthermore, the 0.6% besifloxacin nanosuspension (nanocrystals) at the maximum dose (500 mg/kg) and the Povacoat® stabilizer (750 mg/kg) did not show toxicity in G. mellonella larvae. The minimum inhibitory concentration (MIC) to innovative formulation was 0.0960 µg/mL and e 1.60 µg/mL against Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa, respectively, confirming in vitro efficacy

Immunophenotyping, plasticity tests and nanotagging of stem cells derived from adipose tissue of wild rodent agouti (Dasyprocta prymnolopha) / Imunofenotipagem, testes de plasticidade e marcação com nanocristais de céluas-tronco derivadas de tecido adiposo em cutias

There is a growing interest in the study of unspecialized mesenchymal stem cells, for there are still some discussions about their in vitro behavior. Regenerative medicine is a science undergoing improvement which develops treatments as cell therapy using somatic stem cells. In several studies, adipose tissue is presented as a source of multipotent adult cells that has several advantages over other tissue sources. This study aimed to characterize and evaluate the tagging of mesenchymal stem cells from the agoutis adipose tissue (Dasyprocta prymonolopha), with fluorescent intracytoplasmic nanocrystals. Fibroblast cells were observed, plastic adherent, with extended self-renewal, ability to form colonies, multipotency by differentiation into three lineages, population CD90 + and CD45 - expression, which issued high red fluorescence after the tagging with fluorescent nanocrystals by different paths and cryopreserved for future use. It is possible to conclude that mesenchymal stem cells from agouti adipose tissue have biological characteristics and in vitro behavior that demonstrate its potential for use in clinical tests.(AU)

Há um interesse crescente no estudo das células estaminais mesenquimais, não especializadas, pois ainda existem algumas discussões sobre seu comportamento in vitro. A medicina regenerativa é uma ciência em fase de crescimento que desenvolve tratamentos como terapia celular utilizando células estaminais somáticas. Em vários estudos, o tecido adiposo é apresentado como uma fonte de células adultas multipotentes que tem várias vantagens em relação a outras fontes de tecido. Este estudo teve como objetivo caracterizar e avaliar a marcação de células estaminais mesenquimais do tecido adiposo de cutias (Dasyprocta prymnolopha) com nanocristais intracitoplasmáticos fluorescentes. Observaram-se células fibroblásticas, aderentes ao plástico, com autorrenovação prolongada, capacidade de formar colônias, diferenciação em três linhagens, população CD90 + e expressão CD45, que emitiram alta fluorescência vermelha após a marcação com nanocristais fluorescentes por diferentes vias, e criopreservadas para uso futuro. É possível concluir que as células estaminais mesenquimais do tecido adiposo de cutias têm características biológicas e comportamentos in vitro que demonstram seu potencial para uso em testes clínicos.(AU)

Nanocristais de hidroximetilnitrofural: preparação, caracterização fí­sico-quí­mica, avaliação da atividade in vitro antileishmania / Hydroxymethylnitrofurazone nanocrystals: optimization, characterization, leishmanicidal activity evaluation

De acordo com a Organização Mundial de Saúde, existem atualmente 17 doenças tropicais negligenciadas prevalentes em 149 países, afetando aproximadamente um bilhão de pessoas, a nível global. A leishmaniose, problema de saúde prevalente nos países em desenvolvimento, é endêmica em aproximadamente 98 países e territórios, com 350 milhões de pessoas em risco e 12 milhões de casos de infecção no mundo. A transmissão da doença ocorre pela picada de flebotomíneos fêmeas infectadas. Essa doença apresenta três formas principais: leishmaniose cutânea (LC), leishmaniose mucocutânea (LMC) e leishmaniose visceral (LV). Enquanto a leishmaniose cutânea é a forma mais comum da doença, a leishmaniose visceral é a mais grave e pode ser fatal se não for tratada. Em 2016, o Brasil reportou 3.626 e 12.690 casos de LC e LV, respectivamente. O candidato a fármaco hidroximetilnitrofural (NFOH) mostrou atividade contra o parasita da doença de chagas e da leishmaniose. Embora o NFOH seja promissor para o tratamento da leishmaniose, esse possui baixa solubilidade em água. A nanotecnologia tem sido empregada como plataforma para o desenvolvimento de formas farmacêuticas inovadoras com maior eficácia e segurança. A redução do tamanho de partículas em escala nanométrica permite aumentar a biodisponibilidade oral de fármacos pouco solúveis em água. Os nanocristais apresentam vantagens, tais como, o aumento da solubilidade de saturação e da velocidade de dissolução, decorrentes do aumento da área superficial da partícula. Além disso, esses apresentam maior adesividade às membranas biológicas, membrana celular e superfície do trato gastrointestinal. No presente trabalho utilizou-se a moagem por via úmida em escala reduzida para a obtenção dos nanocristais de NFOH. Diferentes tensoativos foram avaliados empregando o método selecionado, os tensoativos poloxamer 188 e poloxamer 407 foram os que favoreceram a redução do tamanho das partículas. Tal característica foi observada na caracterização físico-química das nanosuspensões de NFOH. A utilização desse método permitiu a obtenção de nanocristais de NFOH, com diâmetro hidrodinâmico médio (DHM) de 184,8 ± 0,5 a 325,9 ± 2,2 nm, índice de polidispersão (IP) de 0,21 ± 0,01 a 0,57 ± 0,01 e DHM de 191,3 ± 2,1 a 326,8 ± 4,6 nm e IP de 0,21 ± 0,01 a 0,50 ± 0,01, respectivamente para o poloxamer 188 e 407. O uso de ambos os tensoativos resultaram em distribuição monomodal de tamanho das partículas. As formulações foram obtidas por meio de planejamento fatorial completo e experimentos por superfície de resposta tendo como variáreis independentes as concentrações de NFOH, dos tensoativos e o tempo de moagem. A resposta, DHM, foi determinada utilizando espalhamento de luz dinâmica (DLS). Adicionalmente, as avaliações empregando calorimetria exploratória diferencial (DSC) e difração de raio X (DRX) revelaram que não houve interação entre o fármaco e os excipientes, assim como, não foi observada alteração na estrutura cristalina do NFOH. A microscopia eletrônica de varredura demonstrou a morfologia característica do estado cristalino. Além disso, a preparação liofilizada apresentou instabilidade após armazenamento por três meses a temperatura de 25 e 4 °C

According to the World Health Organization, there are currently 17 neglected tropical diseases prevalent in 149 countries, affecting approximately one billion people globally. Leishmaniasis, a health problem prevalent in developing countries, is endemic in approximately 98 countries and territories, with 350 million people at risk and 12 million cases of infection worldwide. The transmission of the disease occurs by the bite of infected female sandflies. This disease has three main forms: cutaneous leishmaniasis (CL), mucocutaneous leishmaniasis (MCL) and visceral leishmaniasis (VL). While cutaneous leishmaniasis is the most usual form of the disease, visceral leishmaniasis is the most serious and can be fatal if left untreated. In 2016, Brazil reported 3.626 and 12.690 cases of LC and LV, respectively. The drug candidate for hydroxymethylnitrofurazone (NFOH) showed activity against the parasite of chagas disease and leishmaniasis. Although NFOH is promising for the treatment of leishmaniasis, it has low solubility in water. Nanotechnology has been used as a platform for the development of innovative pharmaceutical forms with greater effectiveness and safety. Particle size reduction on the nanoscale enables the oral bioavailability of poorly water-soluble drugs to be increased. Nanotechnology has been used as a platform for the development of innovative pharmaceutical forms, improving effectiveness and safety. Particle size reduction on the nanoscale enables the oral bioavailability of poorly water-soluble drugs to be increased. Nanocrystals have advantages such as increased saturation solubility and dissolution rate due to the increase in the surface area of the particle. In addition, this present greater adhesiveness to the biological membranes, cell membrane and surface of the gastrointestinal tract. In the present work, wet scale milling was used to obtain NFOH nanocrystals. Different surfactants were evaluated using the selected method, poloxamer 188 and poloxamer 407 surfactants favored the reduction of particle size. This characteristic was observed in the physical-chemical characterization of NFOH nanosuspensions. The use of NFOH nanocrystals with a mean hydrodynamic diameter (DHM) of 184.8 ± 0.5 to 325.9 ± 2.2 nm, polydispersity index (IP) of 0.21 ± 0, 01 to 0.57 ± 0.01 for poloxamer 188 and DHM of 191.3 ± 2.1 at 326.8 ± 4.6 nm and IP of 0.21 ± 0.01 at 0.50 ± 0.01 for poloxamer 407, both with monomodal size distribution. The formulations were obtained by means of complete factorial planning and surface response experiments having as independent variables the concentrations of NFOH, surfactants and milling time. The response, DHM, was determined using dynamic light scattering (DLS). In addition, evaluations using differential scanning calorimetry (DSC) and X-ray diffraction (DRX) revealed that there was no change in the crystal structure of NFOH and interaction between the drug and the excipients. Scanning electron microscopy demonstrated the characteristic morphology of the crystalline state. In addition, the lyophilized preparation was instable after storage for three months at 25 and 4 ° C

Nanocristais de furosemida: preparação, caracterização físico-química e avaliação in silico de absorção oral e pulmonar / Furosemide nanocrystals: preparation, physical-chemical characterization and in silico evaluation of oral and lung absorption

Segundo a Organização Mundial de Saúde, a hipertensão arterial é responsável por uma crise global de saúde pública, sendo as doenças cardiovasculares implicadas em aproximadamente 17 milhões de mortes/ano, das quais, 9,4 milhões ocasionadas por complicações provocadas pela hipertensão, como edema pulmonar. Quanto ao arsenal terapêutico disponível, a furosemida, potente diurético de alça, é amplamente utilizada em situações de controle e emergência relacionadas à hipertensão e ao edema pulmonar cardiogênico. Apesar do elevado índice de sua prescrição, esse fármaco pertence à classe IV do Sistema de Classificação Biofarmacêutica (SCB), apresentando absorções intestinais erráticas e variáveis. Tais características representam desafio para o desenvolvimento de formas farmacêuticas orais. Assim, adoção de tecnologias inovadoras associadas à via de administração pulmonar pode permitir abordagem terapêutica alternativa, com elevado potencial de aplicação. Entre as tecnologias inovadoras, a obtenção de nanocristais de fármacos classes II e IV tem sido promissora. Nanocristais podem exibir desempenho in vivo superior quando comparados aos seus homólogos, na forma micronizada. Portanto, estratégias que permitam o desenvolvimento de medicamentos contendo furosemida, com maior eficácia e segurança, são de fundamental importância. Nesse sentido, a aplicação de tecnologia in silico, com propriedade preditiva, contribui para a racionalização de ensaios na pesquisa e no desenvolvimento de novas formas farmacêuticas. Objetivou-se, desse modo, a preparação e a caracterização físico-química de nanocristais de furosemida e sua avaliação in silico na absorção oral e pulmonar empregando ferramenta computacional. Os nanocristais foram obtidos por moagem à alta energia, utilizando movimentos simultâneos de revolução/rotação. A determinação da distribuição do tamanho e a morfologia foram realizadas por difração de raios laser e microscopia eletrônica de varredura, respectivamente. As possíveis interações e/ou alterações do estado cristalino do fármaco foram investigadas por calorimetria exploratória diferencial, termogravimetria diferencial, difração de raio X e espectroscopia Raman de baixo deslocamento. Quanto à solubilidade do nanocristal, foram realizados ensaios para a determinação do aumento na solubilidade de equilíbrio e da velocidade dissolução, utilizando os métodos shake flask e velocidade de dissolução intrínseca (VDI), respectivamente. A moagem à alta energia permitiu a obtenção de nanocristais com tamanho médio trinta vezes menor (231nm) do que o tamanho inicial, na escala micrométrica (7,1 µm). Os nanocristais apresentaram estabilidade térmica. Não foram observadas interações entre os excipientes e os nanocristais, que, entretanto, exibiram estrutura cristalina menos definida, o que indica parcial amorfização do nanocristal. A solubilidade de saturação dos nanocristais aumentou aproximadamente três vezes; como consequência, houve aumento na VDI em 2,2 vezes, 1,8 vezes e 3,8 vezes, quando comparado à VDI da furosemida micronizada em meio SGF, tampão 4,5 e SIF, respectivamente. Quanto às avaliações in silico dos nanocristais, sua absorção oral revelou moderada alteração no perfil farmacocinético. Quando foi utilizada a via de administração pulmonar, os nanocristais apresentaram maior desempenho quando comparada a via de administração oral; destacando-se o aumento na Fa% e na Cmáx e a acentuada diminuição no Tmáx. Em conclusão, a plataforma tecnológica obtida tem potencial aplicação no desenvolvimento de formas farmacêuticas inovadoras para administração pulmonar de furosemida

According to the World Health Organization, hypertension is responsible for global public health crisis, being the cardiovascular diseases involved in approximately 17 million deaths a year, of these, 9.4 million occasioned by hypertension complications such as pulmonary edema. Regarding therapeutic arsenal available, Furosemide is a potent loop diuretic widely used in control and emergency situations related to hypertension and cardiogenic pulmonary edema. Despite the high level of prescribing, this drug belongs a class IV drug, according to Biopharmaceutics Classification System (BCS), exposing erratic and variable intestinal absorption. These characteristics represent a challenge for the development of oral dosage forms. Thus, adoption of innovative technologies associated with pulmonary route of administration may allow an alternative therapeutic approach, with high potential for application. Among the new technologies, those for obtaining nanocrystals of classes II and IV drugs have been a promising approach. Nanocrystals can exhibit in vivo higher performance when compared to their counterparts in micronized form. Therefore, strategies to develop medicines containing Furosemide, with greater efficacy and safety, are of critical importance. In this sense, the application of technology in silico, with predictive property, contributes to the rationalization of testing in research and development of new dosage forms. The objectives, as a result, were the preparation and the physicochemical characterization of Furosemide nanocrystals, and it's in silico evaluation on oral and pulmonary absorption using a computational tool. The nanocrystals were obtained using a high-energy milling technology under simultaneous revolution/rotation motion. The determination of the size distribution and morphology was performed using laser diffraction and scanning electron microscopy, respectively. Furthermore, differential scanning calorimetry, differential thermogravimetry, X-ray diffraction and Low Shift Raman spectroscopy were performed to investigate possible interactions and changes in the crystalline state of the nanocrystals. To measure the increase in the equilibrium solubility and dissolution rate, the shake flask and intrinsic dissolution rate (IDR) methods were used respectively. The nanocrystals size appeared thirty times lower (231 nm) compared to the initial size (7,1 µm). The nanocrystals were stable with concern to its thermal characteristic not showing interactions between the excipients and the nanocrystals; however, they exhibited less defined crystal structure, indicating partial amorphization. The nanocrystals saturation solubility increased approximately three times. Consequently, 2.2, 1.8 and 3.8 folds increase were observed in IDR when compared to the Furosemide raw material in SGF, buffer 4.5 and SIF, respectively. The in silico nanocrystal studies revealed moderate changes in its oral absorption and pharmacokinetic profile. When the pulmonary route of administration was used, the nanocrystals showed higher performance compared to oral route administration; highlighting the increase in Fa % and Cmax and a significant decrease in Tmax. In conclusion, the technology platform obtained has potential application in the development of innovative dosage forms for Furosemide pulmonary delivery

Desenvolvimento e avaliação da eficácia de filmes biodegradáveis de amido de mandioca com nanocelulose como reforço e com extrato de erva-mate como aditivo antioxidante / Development and evaluation of the effectiveness of biodegradable films of cassava starch with nanocelulose as reinforcement and yerba mate extract as an additive antioxidant

O objetivo do trabalho foi desenvolver uma embalagem biodegradável utilizando como matriz polimérica o amido de mandioca plastificada com glicerol e reforçada com a incorporação de nanocelulose da fibra de coco, bem como, avaliar o efeito da adição de um aditivo natural (erva-mate) nas formulações de nanobiocompósitos com ação antioxidante. Os nanocristais de celulose (L/D=39) foram obtidos por hidrólise ácida com H2SO4 a 65%. Os filmes foram preparados por casting contendo 4,5 e 6,0% de amido, 0,5 e 1,5% de glicerol, 0,3% de nanocelulose e 20% de extrato de erva-mate. O armazenamento do azeite de dendê embalado com os filmes contendo o aditivo foi monitorado por 40 dias sob condições de oxidação acelerada (63%UR/30°C). Constatou-se que, à medida que aumentam as perdas de Polifenóis Totais nos filmes, ocorre um menor aumento do Índice de Peróxidos do produto embalado, demonstrando, assim, que, ao invés do produto, os compostos da embalagem é quem estão sofrendo oxidação. A incorporação de extrato de erva-mate não alterou as propriedades mecânicas e de barreira desses filmes.

The objective was to develop biodegradable packaging using a polymer matrix as the cassava starch plasticized with glycerol and reinforced with the incorporation of nanocelulose of coconut fiber, as well as to evaluate the effect of the addition of an additive nature (yerba mate) in nanobiocompósitos formulations with antioxidant action. The nanocrystal cellulose (L/D=39) were obtained by acid hydrolysis with 65% H2SO4. The films were prepared by casting containing 4.5 and 6.0% starch, 0.5 and 1.5% glycerol, 0.3% nanocelulose and 20% extract of yerba mate. The palm oil storage packed with films containing the additive was monitored for 40 days under conditions of accelerated oxidation (63%UR/30°C). It was found that as the losses increase polyphenol films, there is a smaller increase of the peroxide value of the packaged product, thus demonstrating that instead of the product, the compounds of the package's who are suffering oxidation. The incorporation of yerba mate extract did not alter the mechanical and barrier properties of these films.

Marcadores fluorescentes coloidais: conceitos e aplicações / Colloidal fluorescence markers: concepts and applications

Os nanocristais coloidas ou quantum dots são pontos quânticos e semicondutores na forma coloidal. Eles têm sido responsáveis por um grande volume de pesquisas, seja no âmbito da ciência básica ou aplicações em campos diversos como sonda luminescente, dentre eles a biotecnologia. O domínio das metodologias desses pontos quânticos é o primeiro e fundamental passo para futuras aplicações como biomarcadores em sistemas biológicos, in vitro e in vivo, devido a vantagens em relação aos fluoróforos orgânicos. O objetivo deste artigo é realizar uma breve revisão sobre marcadores biológicos nanocristais e sua importância nas pesquisas biológicas.

The nanocrystals are quantum dots and semiconductors in aqueous solution. They have been responsible for a large volume of research, either within the basic science and which can be applied in diverse fields such as luminescent probe, among them biotechnology. The field of these quantum dots methodologies is the first and fundamental step for future applications as biomarkers in biological systems in vitro and in vivo, due to advantages over organic fluorophores. This article aims to conduct a review of biological markers nanocrystals and their importance in biological research.