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THIPE, VELAPHI C.
; FREITAS, LUCAS F.
; LIMA, CAROLINE S.A.
; BATISTA, JORGE G.S.
; FERREIRA, ARYEL H.; OLIVEIRA, JUSTINE P.R. de
; BALOGH, TATIANA S.
; KADLUBOWSKI, SLAWOMIR; LUGAO, ADEMAR B.
; KATTI, KATTESH V.. Fabrication of green nanomaterials: biomedical applications and ecotoxicology.
In: SHANKER, UMA (Ed.); HUSSAIN, CHAUDHERY M. (Ed.); RANI, MANVIRI (Ed.).
Handbook of Green and Sustainable Nanotechnology.
Cham, Switzerland: Springer Nature,
2023.
p. 23-46,
cap. 2.
DOI:
10.1007/978-3-031-16101-8_2
Abstract:
The purpose of this chapter is to discuss the production of biocompatible green nanomaterials for biomedical applications using green nanotechnology. To enhance drug loading and delivery, these nanomaterials are engineered with immunomodulatory ligands such as phytochemicals (Epigallocatechin gallate, Mangiferin, Resveratrol), proteins (albumin and papain), crosslinked hydrogels, and nanogels. The nanomaterials described herein are synthesized via redox potential of electron-dense phytochemicals that reduce metallic precursors to their stable corresponding nanoparticles and via water radiolysis with ionizing radiation as a green approach (due to the absence of any reducing agent) for use as radiosensitizers (albumin and papain nanoparticles) in nuclear medicine – theranostics applications. The phytochemicals facilitate the delivery of nanoparticles through receptor mediated endocytosis, while the proteins such as papain, due to their proteolytic action enhances the permeation of nanoparticles into tumor tissue, and albumin increase the pharmacokinetic efficiency of these nanoparticles. The nanoparticles developed have shown effectiveness against a variety of human cancers while posing no toxicity to normal tissue. Additionally, a pilot human clinical combing Ayurvedic medicine with green nanomedicine is given as a novel approach for treating breast cancer and other related illnesses. Finally, the importance of ecotoxicology for nanomaterials is discussed in order to provide safety data in relevant multiple species (fish, daphnia, algae, rodents, etc.) with paratope/epitope distributions for evaluating tissue cross-reactivity profiles in human tissues and to provide critical information on in vivo toxicity in order to predict the possible adverse effects of nanomaterials on human and environmental health as an effort to establish regulatory limits and ISO standards for nanomaterials.
. Fabrication of green nanomaterials: biomedical applications and ecotoxicology. In: SHANKER, UMA (ed.); HUSSAIN, CHAUDHERY M. (ed.); RANI, MANVIRI (ed.). Handbook of Green and Sustainable Nanotechnology. Cham, Switzerland: Springer Nature, 2023. cap. 2. p. 23-46. DOI: 10.1007/978-3-031-16101-8_2. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/34189. Acesso em: $DATA.Como referenciar este itemEsta referência é gerada automaticamente de acordo com as normas do estilo IPEN/SP (ABNT NBR 6023) e recomenda-se uma verificação final e ajustes caso necessário.
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SOWINSKI, SEBASTIAN; VARCA, GUSTAVO H.C.
; KADLUBOWSKI, SLAWOMIR; LUGAO, ADEMAR B.
; ULANSKI, PIOTR. A mechanistic approach towards the formation of bityrosine in proteins by ionizing radiation: GYG model peptide.
Radiation Physics and Chemistry,
v. 188,
p. 1-8,
2021.
DOI:
10.1016/j.radphyschem.2021.109644
Abstract:
One of the methods of protein crosslinking used in the synthesis of protein-based nanoparticles is the formation
of bityrosine bridges, which may be achieved by the recombination of phenoxyl-type radicals in irradiated
protein solutions. Radiation-induced formation of phenoxyl radicals in tyrosine is promoted in presence of H+. In
this work, kinetics of this process and the influence of pH were studied by pulse radiolysis measurements of a
model peptide H-Gly-Tyr-Gly-OH (GYG), which may help to solve questions raised for bigger, more complex
systems in comparable conditions. The main route of phenoxyl radicals formation consists of the addition reaction
of hydroxyl radical to the phenol ring on the tyrosine side-chain and proton catalyzed water molecule
elimination. A similar effect was observed in studies of tripeptide solutions containing phosphate buffer. The
presented data include time-resolved optical spectroscopy of transient species formed under pulse electron beam
irradiation and a comparison of the kinetics of the phenoxyl radicals formation in samples at various pH and in
presence of phosphate buffer. The postulated mechanism and obtained values of rate constants of the formation
and decay of transient species were additionally checked by simple probabilistic simulations.
Palavras-Chave: ionizing radiations; radiolysis; tyrosine; proteins
. A mechanistic approach towards the formation of bityrosine in proteins by ionizing radiation: GYG model peptide. Radiation Physics and Chemistry, v. 188, p. 1-8, 2021. DOI: 10.1016/j.radphyschem.2021.109644. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/32383. Acesso em: $DATA.Como referenciar este itemEsta referência é gerada automaticamente de acordo com as normas do estilo IPEN/SP (ABNT NBR 6023) e recomenda-se uma verificação final e ajustes caso necessário.
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FAZOLIN, GABRIELA N.
; VARCA, GUSTAVO H.C.
; FREITAS, LUCAS F. de
; ROKITA, BOZENA; KADLUBOWSKI, SLAWOMIR; LUGAO, ADEMAR B.
. Simultaneous intramolecular crosslinking and sterilization of papain nanoparticles by gamma radiation.
Radiation Physics and Chemistry,
v. 171,
p. 1-7,
2020.
DOI:
10.1016/j.radphyschem.2020.108697
Abstract:
Papain-based nanoparticles were recently developed using radiation technologies and proven effective to generate
nanosized crosslinked papain particles with preserved enzymatic activity. The applications of such nanostructured
systems are expected to be similar to native papain with considerable biopharmaceutical advantages
and concern drug loading among other biotechnological applications. The nature of such crosslinks and
the possibility to provide simultaneous sterilization have been hypothesized but remain not totally clarified. This
manuscript advances the discussion on the radiation-induced synthesis of protein nanoparticles by approaching
the nature of the crosslinking and the possible contribution of bityrosine linkages and disulfide bridges to the
overall nanoparticle assembly as well as the feasibility of the simultaneous sterilization process under the preestablished
conditions of processing. Papain nanoparticles were synthesized and characterized according to size,
proteolytic activity, bityrosine, cysteine content and molecular weight by SDS-PAGE upon sonication at 40 kHz.
Bacterial identification and the sterility tests were performed in accordance with ISO 11737 prior to and after
inoculating 106 CFU of Corynebacterium xerosis. Our experiments evidenced the crosslinking of rather intra- than
intermolecular nature and a contribution of cysteine bridges and bityrosine linkages to the stabilization and
formation of the papain nanoparticle assembly. The technique was effective to promote simultaneous crosslinking
and sterilization at the established conditions of processing and may be validated in accordance with the
ISO 11137.
Palavras-Chave: papain; sh-proteinases; nanoparticles; gamma radiation; proteins; cross-linking; sterilization; bacteria; disulfides
. Simultaneous intramolecular crosslinking and sterilization of papain nanoparticles by gamma radiation. Radiation Physics and Chemistry, v. 171, p. 1-7, 2020. DOI: 10.1016/j.radphyschem.2020.108697. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/31095. Acesso em: $DATA.Como referenciar este itemEsta referência é gerada automaticamente de acordo com as normas do estilo IPEN/SP (ABNT NBR 6023) e recomenda-se uma verificação final e ajustes caso necessário.
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VARCA, GUSTAVO H.C.
; KADLUBOWSKI, SLAWOMIR; WOLSZCZAK, MARIAN; LUGAO, ADEMAR B.
; ROSIAK, JANUSZ M.; ULANSKI, PIOTR. Synthesis of papain nanoparticles using E-beam and gamma irradiation: a radiation chemistry approach.
In: INTERNATIONAL NUCLEAR CHEMISTRY CONGRESS, 4th,
September 14-19, 2014,
Maresias, São Paulo.
Abstract...
2014.
p. 115.
Palavras-Chave: synthesis; papain; nanostructures; particles; electron beams; gamma radiation; radiation chemistry; fluorescence
. Synthesis of papain nanoparticles using E-beam and gamma irradiation: a radiation chemistry approach. In: INTERNATIONAL NUCLEAR CHEMISTRY CONGRESS, 4th, September 14-19, 2014, Maresias, São Paulo. Abstract... 2014. p. 115. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/23518. Acesso em: $DATA.Como referenciar este itemEsta referência é gerada automaticamente de acordo com as normas do estilo IPEN/SP (ABNT NBR 6023) e recomenda-se uma verificação final e ajustes caso necessário.
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BALOGH, TATIANA S.
; BONTURIM, EVERTON; VIEIRA, LUCAS D.; LUGAO, ADEMAR B.
; KADLUBOWSKI, SLAWOMIR. Synthesis of poly(N-vinyl pyrrolidone) (PVP) nanogels by gamma irradiation using different saturation atmospheres.
Radiation Physics and Chemistry,
v. 198,
p. 1-11,
2022.
DOI:
10.1016/j.radphyschem.2022.110238
Abstract:
Nanogels are internally crosslinked particles of nanometric size used in various fields e.g. as such as carriers in drug delivery systems. They can be produced using ionizing radiation in dilute aqueous solutions. This method is carried out in a pure polymer-solvent system, avoiding the addition of any additives such as monomers, surfactants, catalysts and crosslinking agents and no further purification step is necessary. Poly(N-vinyl pyrrolidone) (PVP K-90) nanogels were prepared by gamma irradiation in an aqueous solution. The samples were prepared in triplicate in multipurpose cobalt-60 gamma irradiator using 1, 10, 25 and 100 mM PVP solutions. Samples were irradiated in argon and nitrous oxide conditions with doses from 1 kGy up to 25 kGy with 10 kGy/h dose rate. The mean particle size (Rh) was determined by Dynamic Light Scattering (DLS) and radius of gyration (Rg) and weight-average molecular weight (Mw) by Static Light Scattering (SLS). These samples were morphologically characterized using Atomic Force Microscopy (AFM) and Transmission Electron Microscopy (TEM). Samples prepared with 100 mM PVP K-90 solution formed macroscopic gels, in the samples obtained with 25 mM PVP K-90 solution there was a prevalence of intermolecular crosslinking. On the other hand, in the samples generated with 10 mM PVP K-90 solution, there was a predominance of intramolecular crosslinking demonstrated in the tendency to: decrease in the radius of gyration (Rg), in the constancy of the weight-average molecular weight (Mw), in the increase in polymer coil density (ρcoil), in the Rg/Rh ratio (shape factor) around 1.0 indicating homogenous, internally cross-linked spheres, in the high relief spherical structures observed in the AFM images and in the spherical particles with high contrast observed in the TEM images. The saturation of the samples with nitrous oxide doubled formation of hydroxyl radicals, favoring the generation of polymeric radicals. Higher average number of radicals in each macromolecule contributed to the higher number of intramolecular crosslinks.
Palavras-Chave: nanostructures; gels; argon; nitrous oxide; gamma radiation; pvp; cross-linking; molecular weight
. Synthesis of poly(N-vinyl pyrrolidone) (PVP) nanogels by gamma irradiation using different saturation atmospheres. Radiation Physics and Chemistry, v. 198, p. 1-11, 2022. DOI: 10.1016/j.radphyschem.2022.110238. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/33208. Acesso em: $DATA.Como referenciar este itemEsta referência é gerada automaticamente de acordo com as normas do estilo IPEN/SP (ABNT NBR 6023) e recomenda-se uma verificação final e ajustes caso necessário.
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FAZOLIN, GABRIELA N.
; VARCA, GUSTAVO H.C.
; KADLUBOWSKI, SLAWOMIR; SOWINSKI, SEBASTIAN; LUGAO, ADEMAR B.
. The effects of radiation and experimental conditions over papain nanoparticle formation: towards a new generation synthesis.
Radiation Physics and Chemistry,
v. 169,
p. 1-8,
2020.
DOI:
10.1016/j.radphyschem.2018.08.033
Abstract:
Papain is a natural enzyme extracted from the fruit of Carica papaya Linnaeus, successfully applied in the
pharmaceutical area as a drug carrier and debridement agent for wounds. In recent studies papain nanoparticles
were synthesized and crosslinked with the use of ionizing radiation in the search for biopharmaceutical advantages
as well as the development of bioactive nanocarriers. This study addresses the effects of buffer molarity
and irradiation conditions on papain nanoparticles formation. Nanoparticles were synthesized on ice bath using
ethanol (20%, v/v) as a cosolvent and crosslinked by gamma radiation using a 60Co source. Experimental
variables included the synthesis in deionized water and in 1, 10, 25 and 50mM phosphate buffer, under different
temperatures of −20 °C, 0 °C and 20 °C before and throughout the irradiation period, and using radiation dose
rates of 0.8, 2, 5 and 10 kGy h−1 to reach the dose of 10 kGy. Proteolytic activity was quantified using Nα-
benzoyl-DL-arginine-p-nitroanilide hydrochloride. Nanoparticle size and crosslinking by means of bityrosine
were evaluated by dynamic light scattering and fluorescence measurements, respectively. Buffer molarity and
radiation dose rate were identified to influence bityrosine formation and proteolytic activity without impacting
nanoparticle size. Variations in temperature impacted bityrosine formation exclusively. Optimized conditions for
papain nanoparticle synthesis were achieved using 50mM phosphate buffer at the dose rate of 5 kGy h−1 and
temperature of 0 °C throughout the process.
Palavras-Chave: cobalt 60; cross-linking; dose rates; gamma radiation; irradiation; nanoparticles; papain; radiation doses; synthesis
. The effects of radiation and experimental conditions over papain nanoparticle formation: towards a new generation synthesis. Radiation Physics and Chemistry, v. 169, p. 1-8, 2020. DOI: 10.1016/j.radphyschem.2018.08.033. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/31072. Acesso em: $DATA.Como referenciar este itemEsta referência é gerada automaticamente de acordo com as normas do estilo IPEN/SP (ABNT NBR 6023) e recomenda-se uma verificação final e ajustes caso necessário.
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O gerenciamento do Repositório está a cargo da Biblioteca do IPEN. Constam neste RI, até o presente momento 20.950 itens que tanto podem ser artigos de periódicos ou de eventos nacionais e internacionais, dissertações e teses, livros, capítulo de livros e relatórios técnicos. Para participar do RI-IPEN é necessário que pelo menos um dos autores tenha vínculo acadêmico ou funcional com o Instituto. Nesta primeira etapa de funcionamento do RI, a coleta das publicações é realizada periodicamente pela equipe da Biblioteca do IPEN, extraindo os dados das bases internacionais tais como a Web of Science, Scopus, INIS, SciElo além de verificar o Currículo Lattes. O RI-IPEN apresenta também um aspecto inovador no seu funcionamento. Por meio de metadados específicos ele está vinculado ao sistema de gerenciamento das atividades do Plano Diretor anual do IPEN (SIGEPI). Com o objetivo de fornecer dados numéricos para a elaboração dos indicadores da Produção Cientifica Institucional, disponibiliza uma tabela estatística registrando em tempo real a inserção de novos itens. Foi criado um metadado que contém um número único para cada integrante da comunidade científica do IPEN. Esse metadado se transformou em um filtro que ao ser acionado apresenta todos os trabalhos de um determinado autor independente das variáveis na forma de citação do seu nome.
A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.
1. Portaria IPEN-CNEN/SP nº 387, que estabeleceu os princípios que nortearam a criação do RDI, clique aqui.
2. A experiência do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN-CNEN/SP) na criação de um Repositório Digital Institucional – RDI, clique aqui.
O Repositório Digital do IPEN é um equipamento institucional de acesso aberto, criado com o objetivo de reunir, preservar, disponibilizar e conferir maior visibilidade à Produção Científica publicada pelo Instituto, desde sua criação em 1956.
Operando, inicialmente como uma base de dados referencial o Repositório foi disponibilizado na atual plataforma, em junho de 2015. No Repositório está disponível o acesso ao conteúdo digital de artigos de periódicos, eventos, nacionais e internacionais, livros, capítulos, dissertações, teses e relatórios técnicos.
A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.
O gerenciamento do Repositório está a cargo da Biblioteca do IPEN. Constam neste RI, até o presente momento 20.950 itens que tanto podem ser artigos de periódicos ou de eventos nacionais e internacionais, dissertações e teses, livros, capítulo de livros e relatórios técnicos. Para participar do RI-IPEN é necessário que pelo menos um dos autores tenha vínculo acadêmico ou funcional com o Instituto. Nesta primeira etapa de funcionamento do RI, a coleta das publicações é realizada periodicamente pela equipe da Biblioteca do IPEN, extraindo os dados das bases internacionais tais como a Web of Science, Scopus, INIS, SciElo além de verificar o Currículo Lattes. O RI-IPEN apresenta também um aspecto inovador no seu funcionamento. Por meio de metadados específicos ele está vinculado ao sistema de gerenciamento das atividades do Plano Diretor anual do IPEN (SIGEPI). Com o objetivo de fornecer dados numéricos para a elaboração dos indicadores da Produção Cientifica Institucional, disponibiliza uma tabela estatística registrando em tempo real a inserção de novos itens. Foi criado um metadado que contém um número único para cada integrante da comunidade científica do IPEN. Esse metadado se transformou em um filtro que ao ser acionado apresenta todos os trabalhos de um determinado autor independente das variáveis na forma de citação do seu nome.