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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.60.2018.tde-23052018-110634
Document
Author
Full name
Patrícia Fernanda de Souza
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2017
Supervisor
Committee
Gaspari, Priscyla Daniely Marcato (President)
Freitas, Luis Alexandre Pedro de
Guterres, Sílvia Stanisçuaski
Ramos, Mônica Freiman de Souza
Title in Portuguese
Desenvolvimento de carreador lipídico nanoestruturado (CLN) como sistema de co-encapsulação de curcuminóides e timol para aplicação tópica
Keywords in Portuguese
Aplicação tópica; Carreadores lipídicos nanoestruturados; Curcuminóides; Emulgel; Timol
Abstract in Portuguese
A pele desempenha um importante papel na homeostasia e é uma via muito utilizada na administração de fármacos. O envelhecimento compromete sua função protetora e contribui para o aparecimento de sintomas como a rugosidade, flacidez, secura, prurido, hiperpigmentação dificuldade de cicatrização e a incidência de melanomas. Os raios UV são a principal causa do envelhecimento devido à geração de espécies reativas de oxigênio (ROS) e peroxidação lipídica. Os danos causados pelos ROS podem ser mitigados pelo uso de antioxidantes tópicos como a curcumina e timol (TML). No entanto, a baixa permeabilidade e estabilidade são fatores limitantes para sua aplicação. Para superar esses desafios, ECUR e TML podem ser encapsulados em nanopartículas, como os carreadores lipídicos nanoestruturado (CLN). Assim, os objetivos desse projeto foi desenvolver um CLN estável com manteiga Illipê, óleo de calêndula e TPGS para co-encapsular ECUR e TML e incorporação em uma formulação tópica. O padrão analítico dos curcuminóides foi isolado de amostra comercial, identificado por LC-MS e RMN e a metodologia analítica para quantificação CUR e TML foi validada. Os CLNs foram produzidos por emulsão quente e sonicação e otimizados utilizando a ferramenta de DoE Box-Behnken. Foram caracterizados em relação às propriedades físicas, citotoxicidade em cálulas HaCaT e atividade antioxidante. O CLN otimizado apresentou tamanho em torno de 130 nm, índice de polidispersão abaixo de 0,200 e potencial zeta negativo. A eficiência de encapsulação foi acima de 97% tanto para TML quanto CUR. CLN com e sem ativos demonstrou baixo índice de recristalização e forma esférica caracterização por DSC e AFM e não foram citotóxicos para células HaCaT, mostrando viabilidade celular superior a 80% na concentração 1,48x1012 partículas/ml, correspondente a 0,8 ?g/ml de TML/CUR co-encapsulados. Além disso, TML/CUR livre e co-encapsulado mostrou alta atividade antioxidante em ensaios in vitro para inibição de xantina oxidade e auto-oxidação do pirrogalol, indicando sua potente capacidade de inibição da enzima superóxido dismutase mesmo quando encapsulados. O emulgel tópico foi desenvolvido e apresentou estabilidade física após a incorporação do CLN no teste de estabilidade acelerada. O perfil reológico do emulgel demonstrou característica plástica e reoplexa e se manteve estável com o tempo e sob as variações de temperatura de analise, indicando alta estabilidade física da formulação. O perfil de liberação de ECUR e TML indicou cinética de liberação correspondente ao modelo de Higuchi sem influência da co-encapsulação na liberação da CUR e com liberação mais lenta do TML encapsulado. Os dados de permeação sugerem que os ativos possam permear na pele. A extensão e a intensidade da permeabilidade dos ativos promovida pelo CLN determinarão a aplicabilidade da formulação que poderá ser interessante para o desenvolvimento de um produto cosmético, dermocosmético, ou mesmo para um medicamento transdérmico. Em conclusão, o CLN desenvolvido apresentou características físicas e biológicas interessantes para a aplicação tópica.
Title in English
Development of nanostructured lipid carrier (NCL) as a co-encapsulation system of curcumin and thymol for topical application
Keywords in English
Curcumin; Emulgel; Nanostructured lipid carriers; Thymol; Topical application
Abstract in English
Skin plays an important role in homeostasis and it is an important route for drug delivery. Aging compromises its protective function and contributes to the appearance of symptoms such as roughness, sagging, dryness, pruritus, hyperpigmentation, scarring deficient and the incidence of melanomas. UV rays are the main cause of photo-aging due of ROS generation and lipid peroxidation. ROS damage can be mitigated by using topical antioxidants as curcumin and thymol. However, low permeability and physico-chemical stability are disadvantages for its clinical application. To overcome these challenges, ECUR and TML can be encapsulated in nanoparticles such as nanostructured lipid carriers (NLC). This project aimed to develop a stable NLC composed by Illipê butter, calendula oil and TPGS to co-encapsulate ECUR and TML, followed by the NLC incorporation into a cosmetic formulation. Curcuminoid's analytical standard was isolated from commercial sample, identified by LC-MS and NMR, and the analytical methodology for quantification CUR and TML was validated. NLCs were produced by sonication emulsification method and their development was designed by Box-Behnken DoE and characterized in relation to physical properties, HaCaT cell cytotoxicity and antioxidant activity. Optimized NLC with size around 130 nm, polydispersity index (PdI) below 0.200 and negative zeta potential was obtained. The encapsulation efficiency (EE%) was above 97% for both TML and CUR. Empty and co-encapsulated NLC showed in DSC and AFM characterization low recrystallization index and spherical shapes and were not cytotoxic for HaCaT cells, showing cell viability over 80% at the maximum concentration evaluated (1.48x1012 particles / ml, wich corresponds to 0.8 ?g / ml co-encapsulated TML / CUR). Furthermore, free and co-encapsulated TML / CUR showed high antioxidant activity in in vitro assays due inhibition of xanthine oxidation and pyrogallol autoxidation, indicating their potent superoxide dismutase inhibition even when co-encapsulated. The cosmetic emulgel was developed and physically stable after NLC incorporation in accelerated stability. Emulgel rheological profile showed a plastic and rheopexy characteristic, which remained storage stability. The rheological profile did not change due variations in the temperature analysis, indicating good formulation physical stability and cosmetic acceptability. The release profile of ECUR/TML release kinetics corresponded to the Higuchi model without influence of co-encapsulation with slower release of the encapsulated TML. Permeation data suggest that the active substances may permeate deep into skin. The actives permeability extent and intensity promoted by CLN will determine the applicability of the formulation that can be interest for the development of a cosmetic, dermocosmetic product or even for a transdermal drug. In conclusion, the developed CLN presented interesting physical and biological characteristics for topical application.
 
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Release Date
2020-05-22
Publishing Date
2018-06-26
 
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