Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1822/46877

TitleIn vivo bioactivity evaluation of a Curcuma longa extract and its polymeric nanoparticles
Other titlesAvaliação in vivo da bioatividade, de extratos e nanopartículas poliméricas derivadas de Curcuma longa
Author(s)Teixeira, Ana Sofia Pereira
Advisor(s)Dias, Alberto Carlos Pires
Gomes, Andreia
Issue date2017
Abstract(s)Natural compounds have been overwhelming successful not only in traditional medicine but also in modern biomedical applications. Specifically, drugs derived from plants have shown a variety of interesting chemical entities with various biological properties, as is the case of curcumin (CC). This yellow pigment present in Curcuma longa is an effective and safe compound with potential for the treatment of a variety of human pathologies. These include neurodegenerative disorders, which are responsible for the enormous disabilities and social costs worldwide. The available therapies are not long term effective. Hydrophobicity and low bioavailability are highlighted as the major barriers for the use of CC as a pharmacological compound. However, some works have already proved that nanoencapsulation can attenuate these limitations. In vitro studies have already demonstrated the therapeutically potential of C. longa extract (CL) and subsequently CC. Nevertheless, whole organism approaches provide the most reliable overview of toxicity, activity and bioavailability. During the past years, zebrafish has been used as a successful biological model. The rapid and well described embryogenesis, fertilization and development ex-utero, the significant homology with humans and the low-cost maintenance are some advantages pointed out. Furthermore, according to EU Directive 2010/63/EU, the use of zebrafish embryos did not fall into the regulatory frameworks of animal experimentation, allowing the aim of reducing and refining animal use in scientific researches. In this context, zebrafish embryos were used to investigate the bioactivities of free CL and CL loaded poly-Ɛ-caprolactone nanoparticles (CL-PCL), with the zebrafish embryotoxicity test (ZET). Nanoparticles were produced through solvent displacement method. Paraquat (PQ), a quaternary nitrogen herbicide, was used in this work as a toxicant, for it known role as inductor of oxidative stress. According to the obtained results, C. longa extract, was shown to has antioxidant, cardio and neuroprotective effects. The co and post-incubation of free CL and CL-PCL resulted in the increase of the survival rate, decrease of reactive oxygen species (ROS) generation, counteract the decrease in heartrate caused by PQ exposure. Furthermore, minimize the damage caused in the neuro-motor parameters namely spontaneous movements and free-swimming. Overall, the obtained results allow to infer that CL has a beneficial effect on zebrafish embryos, is effective in mitigating the induced oxidative stress and, on the other hand, validate the chosen model. Zebrafish embryos are an informative and reliable in vivo model for toxicity studies and drug development.
Os compostos naturais têm tido um sucesso esmagador não apenas na medicina tradicional, mas também na medicina moderna. Os fármacos derivados de plantas têm mostrado uma variedade de interessantes entidades químicas com várias propriedades biológicas, como é o caso da curcumina (CC). Este pigmento amarelo, presente em Curcuma longa, é um composto eficaz e seguro com potencial para o tratamento de uma variedade de patologias, incluindo as doenças neurodegenerativas. Até agora, as terapias existentes não são efetivas a longo prazo. A hidrofobicidade e a baixa biodisponibilidade são destacados como as principais barreiras para o uso da CC como composto farmacológico. No entanto, trabalhos indicam que a nanoencapsulação pode atenuar estas limitações. Estudos in vitro já demostraram o potencial terapêutico do extrato de C. longa (CL), contudo, abordagens com organismos vivos fornecem um panorama mais consistente acerca da toxicidade, atividade e biodisponibilidade. Durante os últimos anos, o peixe-zebra tem sido usado como modelo biológico de sucesso. A rápida e bem descrita embriogénese, fertilização e desenvolvimento ex-utero, a significante homologia com os humanos e o seu baixo custo de manutenção são algumas das vantagens apontadas. Para além disso, de acordo com a diretiva Europeia 2010/63, o uso de embriões de peixe-zebra não recai nas normas de experimentação animal, permitindo a redução e o refinamento de animais nas investigações científicas. Neste contexto, embriões de peixe-zebra foram usados para investigar as bioatividades da CL livre e encapsulada em nanopartículas de poli-Ɛ-caprolactona (CL-PCL), através do teste de toxicidade em embriões de peixe zebra (ZET). Nanopartículas foram produzidas pelo método de deslocamento com solvente. Paraquat (PQ), um herbicida quaternário de azoto, foi usado neste trabalho como indutor de stress oxidativo. De acordo com os resultados obtidos, o extrato de C. longa mostrou possuir efeitos antioxidante, cardio e neuroprotetores. A co e pós incubação de CL livre e CL-PCL resultou no aumento da taxa de sobrevivência, na diminuição da produção das espécies reativas de oxigénio (ROS), contrariou a diminuição do batimento cardíaco provocado pela exposição do PQ. Adicionalmente, minimizou os danos causados nos movimentos espontâneos e na natação livre. Em suma, os resultados obtidos permitem inferir que CL exerce um efeito benéfico nos embriões de peixe-zebra, é efetivo em mitigar o stress oxidativo induzido e, por outro lado, valida o modelo escolhido. Embriões de peixe-zebra são um modelo informativo e confiável para estudos de toxicidade e de desenvolvimento de fármacos.
TypeMaster thesis
DescriptionDissertação de mestrado em Biologia Molecular, Biotecnologia e Bioempreendedorismo em Plantas
URIhttp://hdl.handle.net/1822/46877
AccessRestricted access (UMinho)
Appears in Collections:BUM - Dissertações de Mestrado
DBio - Dissertações de Mestrado/Master Theses

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