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Mémoire de Maîtrise
DOI
https://doi.org/10.11606/D.60.2020.tde-01072021-152933
Document
Auteur
Nom complet
Cynthia Nara Pereira de Oliveira
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
Ribeirão Preto, 2020
Directeur
Jury
Lopez, Renata Fonseca Vianna (Président)
Leonardi, Gislaine Ricci
Vilela, Raquel Virginia Rocha
Titre en portugais
Desenvolvimento de nanoemulsão lipídica à base de extratos vegetais e avaliação da atividade cicatrizante em modelo de pele humana ex vivo
Mots-clés en portugais
Cicatrização
Extratos naturais
Modelo ex vivo de pele humana
Nanoemulsão lipídica
Resumé en portugais
Acometimentos cutâneos que requerem estímulos pró-cicatrizantes para seu tratamento, tais como dermatite atópica, queimaduras e úlceras de decúbito, representam um alto potencial de perdas econômicas e de qualidade de vida do paciente. Além disso, o tratamento de lesões cutâneas enfrenta outro sério problema: a falta de produto acessível e de eficácia cientificamente comprovada. A incorporação de óleos vegetais com atividade cicatrizante em nanoemulsões é uma estratégia promissora para diminuir a toxicidade, possibilitar a administração de óleos no leito hidrofílico das feridas, aumentar a biodisponibilidade dos componentes bioativos desses óleos e, dessa forma, aumentar a eficácia do tratamento de tais acometimentos cutâneos. Desta forma, o objetivo desse trabalho foi desenvolver nanoemulsões contendo óleos de girassol e de rosa mosqueta, ambos com aclamada atividade cicatrizante, e avaliar sua atividade em úlceras induzidas em modelo ex vivo de pele humana. Ademais, a influência da combinação de fosfolipídios extraídos do girassol e da soja nas características e atividade das nanoemulsões também foi avaliada. Duas nanoemulsões foram obtidas: uma utilizando uma mistura de fosfolipídios e emulsificantes sintéticos (Nano 1) e outra utilizando apenas fosfolipídios (Nano 2). Os emulsificantes sintéticos investigados para obtenção de Nano 1 estável foram o polissorbato 80 e 60 e o polietilenoglicol 40, na presença e ausência de estabilizantes, como álcool cetoestearílico e álcool cetílico. Já a formulação Nano 2 foi desenvolvida e otimizada com base em um delineamento experimental do tipo Box-Behnken 33. As variáveis independentes foram a combinação em diferentes proporções de três fosfolipídios de origem natural: S75, fosfolipídio extraído da soja com 75% de fosfatidilcolina, H100, fosfatidilcolina purificada extraída do girassol, e H20, mistura de fosfolipídios extraídos do girassol, contendo 20% de fosfatidilcolina. As variáveis dependentes foram tamanho de partículas e índice de polidispersão (PDI), avaliados por espalhamento de luz dinâmico; porcentagem de emulsificação, avaliada por centrifugação; viscosidade, utilizando um reômetro de geometria do tipo Couette (cilindro concêntrico); pH e custo. A morfologia, o número médio de partículas e a presença de estruturas líquido-cristalinas nas nanoemulsões otimizadas também foram avaliados por microscopia eletrônica de transmissão, análise de rastreamento de nanopartículas e microscopia de luz polarizada, respectivamente. Nano 1 e Nano 2 foram investigadas quanto a sua citotoxicidade em células de queratinócitos e fibroblastos, capacidade de alteração da expressão de moléculas de adesão, por ensaio Scratch, potencial inflamatório, por ensaios de imunoabsorção enzimática, e capacidade em se distribuir e penetrar na pele humana, por estudos de penetração cutânea in vitro. A atividade cicatrizante das nanoemulsões foi avaliada em feridas induzidas em cultura de explante de pele organotípica humana (hOSEC), a partir da análise histológica e imunohistoquímica de cortes de fragmentos de pele tratados. As nanoemulsões apresentaram gotículas com dimensões nanométricas (de 130 a 370 nm), PDI menor do que 0,3 e concentração na ordem de 1013 partículas/mL. O diâmetro das gotículas da Nano 2 foi em torno de 3 vezes maior do que o da Nano 1, com custo estimado também 2,5 vezes maior. Entretanto, a Nano 2 apresentou-se menos citotóxica para fibroblastos e queratinócitos quando comparada à Nano 1 e com capacidade de direcionar a penetração dos óleos para e epiderme. Em contrapartida, a Nano 1 foi capaz de permear a pele íntegra até a derme e apresentou um efeito cicatrizante mais proeminente do que a Nano 2 nas avaliações no modelo hOSEC. Ambas nanoemulsões apresentaram-se estáveis, com baixo potencial de induzir processos inflamatórios e de interferir na expressão de moléculas de adesão. Nos estudos de cicatrização no modelo hOSEC verificou-se, pela primeira vez, a importância em se determinar a concentração de nanopartículas depositadas no leito da ferida para possibilitar a mobilidade celular e permitir a resposta adequada do modelo ao tratamento. Por fim, as nanoemulsões a base de óleos vegetais estimularam de maneira mais evidente o fechamento de feridas induzidas no modelo hOSEC do que nanoemulsões controles a base de óleo mineral. Em resumo, foi possível estabilizar nanoemulsões de óleo vegetal com combinações adequadas de fosfolipídios de origem natural. Alterações nessas combinações resultaram em nanoemulsões com características de tamanho e custo distintas, com impacto na penetração cutânea e celular dos óleos, citotoxicidade e cinética de cicatrização. As nanoemulsões à base de óleos vegetais obtidas nesse trabalho são, portanto, sistemas de liberação versáteis com potencial para serem utilizadas tanto no tratamento da pele íntegra como em lesões ulceradas.
Titre en anglais
Development of lipid nanoemulsion based on plant extracts and evaluation of healing activity in ex vivo human skin model
Mots-clés en anglais
Ex vivo model of human skin
Healing
Lipid nanoemulsion
Natural extracts
Resumé en anglais
Skin disorders that require pro-healing stimuli for treatment, such as atopic dermatitis, burns and decubitus ulcers, represent a high potential for economic losses and quality of life for the patient. In addition, the treatment of skin lesions faces another serious problem: the lack of accessible product and scientifically proven effectiveness. The incorporation of vegetable oils that presents healing activity in nanoemulsions is a promising strategy to reduce toxicity, enable the administration of oils in the hydrophilic environment of wounds, increase the bioavailability of the bioactive components of these oils and, thus, increase the effectiveness of the treatment of these cutaneous disorders. Thus, the objective of this work was to develop nanoemulsions containing sunflower and rosehip oils, both with acclaimed healing activity, and to evaluate their activity in ulcers induced in an ex vivo model of human skin. In addition, the influence of the combination of phospholipids extracted from sunflower and soy on the characteristics and activity of nanoemulsions was also evaluated. Two nanoemulsions were obtained: one using a mixture of phospholipids and synthetic emulsifiers (Nano 1) and the other using only phospholipids (Nano 2). The synthetic emulsifiers investigated to obtain stable Nano 1 were polysorbate 80 and 60 and polyethylene glycol 40, in the presence and absence of stabilizers, such as ceto-stearyl alcohol and cetyl alcohol. The Nano 2 formulation was developed and optimized based on a Box-Behnken 33 experimental design. The independent variables were the combination in different proportions of three phospholipids from natural origin: S75, phospholipid extracted from soy with 75% phosphatidylcholine; H100, purified phosphatidylcholine extracted from sunflower; and H20, mixture of phospholipids extracted from sunflower, containing 20% phosphatidylcholine. The dependent variables were particle size and polydispersity index (PDI), assessed by dynamic light scattering; percentage of emulsification, assessed by centrifugation; viscosity, using a Couette type geometry rheometer (concentric cylinder); pH and cost. The morphology, the average number of particles and the presence of liquid-crystalline structures in the optimized nanoemulsions were also evaluated by transmission electron microscopy, nanoparticle tracking analysis and polarized light microscopy, respectively. Nano 1 and Nano 2 were investigated for their cytotoxicity in keratinocyte and fibroblast cells, ability to influence the expression of adhesion molecules, by Scratch assay, inflammatory potential, by enzymelinked immunosorbent assays, and ability to distribute and penetrate the skin by in vitro skin penetration studies. The healing activity of nanoemulsions was evaluated in wounds induced in human organotypic skin explant culture (hOSEC), based on histological and immunohistochemical analysis of cuts of treated skin fragments. The nanoemulsions presented droplets with nanometric dimensions (from 130 to 370 nm), PDI less than 0.3 and concentration in the order of 1013 particles / mL. The droplet diameter of Nano 2 was around 3 times greater than that of Nano 1, with an estimated cost also 2.5 times greater. However, Nano 2 was less cytotoxic to fibroblasts and keratinocytes than Nano 1 and with the ability to drive the oils penetration into and to the epidermis. In contrast, Nano 1 was able to permeate intact skin to the dermis and had a more prominent healing effect than Nano 2 in the hOSEC model evaluations. Both nanoemulsions were stable, with a low potential to induce inflammatory processes and to interfere in the expression of adhesion molecules. In the healing studies in hOSEC model, the importance of determining concentration of nanoparticles placed in contact with the wound was verified for the first time to enable cell mobility and allow the model to respond appropriately to treatment. Finally, nanoemulsions based on vegetable oils stimulated the closure of wounds induced in the hOSEC model more clearly than control nanoemulsions based on mineral oil. In summary, it was possible to stabilize vegetable oil nanoemulsions with suitable combinations of phospholipids of natural origin. Changes in these combinations resulted in nanoemulsions with different size and cost characteristics, with an impact on skin and cellular penetration of oils, cytotoxicity and healing kinetics. The nanoemulsions based on vegetable oils obtained in this work are, therefore, versatile release systems with the potential to be used both in the treatment of intact skin and in ulcerated lesions.
 
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Date de Publication
2021-07-13
 
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