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Título: Bioproduction of cationic cystine derived gemini surfactants towards novel gene and drug delivery complex
Outros títulos: Bioprodução de surfactantes gemini catiónicos derivados de cistina com vista a novos complexos para transporte de genes e fármacos
Autor: Carvalho, Patrícia Isabel Duarte Montês
Orientador: Ribeiro, Maria Henriques
Faustino, Célia
Palavras-chave: Bioprocess
Lipase
Sol-gel
Gene/drug delivery complex
Lipofection
Teses de mestrado - 2014
Data de Defesa: 2014
Resumo: Biosurfactants have shown significant results in both medical and pharmaceutical areas for their antimicrobial activity as well as for the ability to form structures for gene and drug delivery. Amino acid surfactants (AAS) are formed by two main features: a polar hydrophilic part (amino acid), and a hydrophobic tail. Of all types of ASS structures, the gemini reveals the formation of a supramolecular complex with bioactive molecules, like DNA, which provides them with good transfection efficiency. Since lipases are naturally involved in lipid and protein metabolism, they can be used as an alternative to the chemical production of these compounds, offering a new “green” option to the conventional process. This project aimed to design the production of novel cystine derived gemini through a bioprocess system of immobilized lipase. Three commercial forms of lipases were used: PPL (Porcine Pancreatic Lipase, Type II, Crude), Lipozyme® TL IM (from Thermomyces lanuginosus), and Lipozyme® RM (from Rizhomucor miehei). Preliminary immobilization assays of PPL in sol-gel lens were carried out with satisfactory coherence in particle production. L-cystine dihydrochloride and dodecylamine were used as substrates. Exploration studies were made in substrate solubility in several solvents, TLC assays, and possible quantification of the bioproduct through colorimetric reaction with eosin. In order to improve reaction rates and yields, media design included with organic solvents (MeOH, DMSO, n-hexane and 2-propanol) and two systems were tested, biphasic and co-solvent system. Also, a new media was tested were dodecylamine was melted and added to cystine and the biocatalyst building a system of mainly undissolved substrates (55% (v/w) Dowtherm®A). In the reactions carried out in these last conditions most of the volume turned into foam, suggesting the production of a surfactant. Samples from the media modification assays were analysed by HPLC-MS/MS, detecting the gemini bioproduct in most media designs tested. For the first time a biosystem of immobilised lipase was used to produces this kind of molecules with success in both liquid and solid media.
Biosurfactantes têm mostrado resultados significantes nas áreas médicas e farmacêuticas pela sua atividade antimicrobiana e pela sua capacidade de formar estruturas para transporte de genes e fármacos. Surfactantes com base em aminoácidos (AAS) são compostos por duas estruturas: uma parte hidrofílica (aminoácido) e uma cauda hidrofóbica. De todas as classes de AAS, os gemini revelam a formação de complexos supramoleculares com moléculas bioativas, como DNA, o que lhes confere uma boa eficácia em transfecção. Uma vez que lipases estão naturalmente envolvidas no metabolismo de lípidos e proteínas, poderão ser usadas como alternativa à produção química destes compostos, oferecendo uma nova e “verde” opção ao processo convencional. Este projeto tem como objetivo a produção de novos gemini derivados de cistina através de um bioprocesso com lipases imobilizadas. Três formas comerciais desta enzima foram utilizadas: PPL (Porcine Pancreatic Lipase, Type II, Crude), Lipozyme® TL IM (de Thermomyces lanuginosus), e Lipozyme® RM (de Rizhomucor miehei). Uma imobilização preliminar de PPL em lentes de sol-gel foi levada a cabo com uma coerência satisfatória na produção das partículas. L-cistina e dodecilamina foram usadas como substratos. Estudos exploratórios foram feitos à solubilidade dos substratos em vários solventes, ensaios de TLC, e possível quantificação do bioproduto através de reação colorimétrica com eosina. Para aumentar as taxas de reação e o rendimento, estudos do desenho reacional incluíram testes com solventes orgânicos (MeOH, DMSO, n-hexano, e 2-propanol) em sistemas bifásico e de co-solvência. Além disso, um novo meio foi testado em que a dodecilamina foi derretida e adicionada à cistina e enzima (55% (v/w) Dowtherm®A) criando um sistema de substratos não dissolvidos. Nas reações levadas a cabo neste último sistema grande parte do volume foi transformado em espuma, sugerindo a formação de um surfactante. Amostras dos ensaios de modificação dos meios foram analisadas por HPLC-MS/MS, sendo o gemini bioproduzido detetado na maior parte dos meios testados. Pela primeira vez um bio-sistema de lipases imobilizadas foi utilizado para a produção destas moléculas com sucesso em meios líquido e sólido.
Descrição: Tese de mestrado, Ciências Biofarmacêuticas, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014
URI: http://hdl.handle.net/10451/15978
Designação: Mestrado em Ciências Biofarmacêuticas
Aparece nas colecções:FF - Dissertações de Mestrado

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