Aula 6 - PG 2023

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26/03/2023
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Nanopartículas Lipídicas
Lipossomas
Nanoemulsão Micromeulsão
Nanopartículas lipídica 
Sólidas
Carreador Lipídico 
Nanoestruturado
1
Nanopartículas 
Lipídicas Sólidas
Profa. Priscyla D. M. Gaspari
GNanoBio-FCFRP
2
1940
1960’s
1976
1990’s
Um pouco de história...
MONTENEGRO et al., 2016; MÜLLER; SHEGOKAR; KECK, 2011
• Gasco, M. R.
Microemulsão a quente
• Müller, R. H. e Lucks, J. S.
Homogeneização à alta pressão
1. NLS: Conceitos gerais
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) 
• Superar desvantagens das outras nanopartículas (NP)
Microemulsões
- Alta concentração de 
tensoativos e co-
tensoativos
Lipossomas
- Preço elevado
- Clearance
NPs poliméricas
- Toxicidade (?)
- Longo tempo de 
permanência
- Residual de solvente 
orgânico
- Escala industrial
MUHAMMAD; MUHAMMAD; SHAFI, 2017; MÜLLER; RADTKE; WISSING, 2002
Nanoemulsões
- Baixa estabilidade
- Matriz fluida
1. NLS: Conceitos gerais
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) 
Lipídio sólido 
à temperatura ambiente e 
temperatura corporal
Tensoativo
Diferencial: lipídios 
SÓLIDOS
MUHAMMAD; MUHAMMAD; SHAFI, 2017
Pf. 69.6 °C
1. NLS: Conceitos gerais
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) 
1. NLS: Conceitos gerais
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) 
• Características
• Encapsular moléculas lipofílicas
• Alguns métodos de preparo das NLS não utilizam solventes orgânicos
• Podem ser administradas por Diversas vias de administração
MUHAMMAD; MUHAMMAD; SHAFI, 2017; MÜLLER; RADTKE; WISSING, 2002
1. NLS: Conceitos gerais
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Vantagens das NLS para diferentes Vias de 
administração
Tópica
• Interação com os 
lipídios da pele;
• Permeação facilitada.
Oral
• Estabilidade frente à 
variações de pH.
• ↑ Biodisponibilidade
Retal
• Não irritantes;
• Fusão lipídica.
KHOSA; REDDI; SAHA, 2018; MUHAMMAD; MUHAMMAD; SHAFI, 2017; MÜLLER; SHEGOKAR; KECK, 2011
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
1. NLS: Conceitos gerais
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Vantagens das NLS para diferentes Vias de 
administração
Nasal
• Ultrapassa barreiras 
com mais facilidade
Respiratória
• Redução da dose;
• Acúmulo (bioadesivo).
Ocular
• Não irritantes
• Mucoadesividade
• ↑ Penetração na 
córnea
KHOSA; REDDI; SAHA, 2018; MUHAMMAD; MUHAMMAD; SHAFI, 2017; MÜLLER; SHEGOKAR; KECK, 2011
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
1. NLS: Conceitos gerais
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NLS: Tópicos e transdérmicos
KHOSA; REDDI; SAHA, 2018; MUHAMMAD; MUHAMMAD; SHAFI, 2017; MÜLLER; SHEGOKAR; KECK, 2011
Tópica
Transdérmica
Estrato córneo
1. NLS: Conceitos gerais
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Possível mecanismo de penetração de ativos
MUHAMMAD; MUHAMMAD; SHAFI, 2017
1. NLS: Conceitos gerais
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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• Efeito oclusivo: Formação de filme lipídico sob a pele; Aumentam a hidratação em 32%.
200 nm
NLS aumenta a hidratação da pele e a permeação de fármacos
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
1. NLS: Conceitos gerais
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Vantagens das NLS
Aumentam 
hidratação da pele Baixa toxicidade Biocompatíveis e 
biodegradáveis
Preparadas sem uso 
de solvente 
orgânico
Liberação 
sustentada
Formulações 
estáveis
Processo simples de 
produção
Facilmente 
escalonáveis
1. NLS: Conceitos gerais
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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2. Estrutura e estabilidade
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Estocagem: reorganização 
dos lipídios
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
1º Geração: Nanopartículas Lipídicas Sólidas (NLS)
2. Estrutural e estabilidade
DBaixa Eficiência de encapsulação
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Polimorfismo: Lipídios podem se cristalizar de formas diferentes, isto é, com 
diferentes empacotamentos do mesmo conjunto de moléculas. 
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
Hexagonal (a) Ortorrômbica (bʼ) Triclínica (b)
2. Estrutural e estabilidade
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NLS
Cristalização Ativo expulso
Estocagem
Estabilidade
Forma a Forma b’/b
Encapsulamento 
↓ Eficiência de 
encapsulamento
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
2. Estrutural e estabilidade
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Polimorfismo e estabilidade de NLS
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
2. Estrutural e estabilidade
Svilenov e Tzachev, Nanomedicine, Eds. Seifalian,A; de Mel, Kalaskar D.M., UK, Chapter 8, 2014.
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Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
Lopes et al., Livro Design of Nanostructures for VersaVle TherapeuVc ApplicaVons, pp.565-622
NLS: Modelo de incorporação e liberação de ativos
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NLS: Modelo de incorporação e liberação de 
ativos
Velocidade de liberação
Ativo
4. Técnicas de preparo 
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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MARCATO, P. D. et al, 2009.
A
B
4. Técnicas de preparo 
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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3. Carreadores lipídicos 
nanoestruturados (CLN)
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Carreadores lipídicos nanoestruturados (CLN)
• Superar limitações das NLSs
Lipídio sólido 
à temperatura ambiente e 
corporal
Tensoativo
Óleo
Ou Mistura de 
Lipídeos Sólidos 
2ª Geração
Estabilidade 
EE
3. Carreadores lipídicos nanoestruturados
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Tipos de CLNs
• Imperfeito • Amorfo 
Ativo
Estrutura do 
cristal
Ativo
Lipídio amorfo 
Lipídio 
sólido
Gotículas de 
óleo
• Múltiplo 
3. Carreadores lipídicos nanoestruturados
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Carreadores lipídicos nanoestruturados (CLN)
• A mistura de Lipídeos forma CLN com imperfeições que podem acomodar 
mais fármaco: ↑ EE
• Lipídio sólido + óleo (estrututra mais amorfa): espaço para acomodar os 
aVvos: ↑ EE
• Diminui expulsão do fármaco por cristalização dos lipídios 
3. Carreadores lipídicos nanoestruturados
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Tipos de CLNs
• Imperfeito 
• Mistura de diferentes tipos de ácidos graxos
Ativo
Estrutura do cristal
Aumento da distância entre as cadeias de ácidos graxos
Imperfeição dos cristais
Maior eficiência de encapsulamento 
3. Carreadores lipídicos nanoestruturados
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Tipos de CLNs
• Imperfeito 
• Diferentes tipos de ácidos graxos: manteiga de Karitê
Ativo
Estrutura do cristal
3. Carreadores lipídicos nanoestruturados
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Tipos de CLNs
• Amorfo
• Lipídios sólidos + óleos
Ativo
Lipídio amorfo 
Matriz amorfa
Não ocorre transição da forma α para β
Evita expulsão do ativo
3. Carreadores lipídicos nanoestruturados
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Tipos de CLNs
• Múltiplo
• Lipídios sólidos + óleos 
Lipídio sólido
Gotículas de óleo
↑ concentração de óleo 
Solubilidade excedida 
Formação de 
nanocomparlmentos
3. Carreadores lipídicos nanoestruturados
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
Lopes et al., Livro Design of Nanostructures for Versatile Therapeutic Applications, pp.565-622
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A forma polimórfica pode ser caracterizada por: 
Difração de Raio-X
Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC)
Caracterização
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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DSC (Calorimetria Diferencial de Varredura)
qDSC é uma técnica de análise térmica a qual se mede a variação de energia,
comparando a amostra a ser analisada com uma substância inerte, no qual
ambas passam pela mesma programação de aquecimento;
qO grau de cristalinidade de uma partícula é extremamente importante,
porque influencia na eficiência de encapsulamento, na velocidade de
liberação do ativo e na expulsão do ativo durante o processo de estocagem;
qAltos valores de entalpia sugerem alta organização, devido à fusão de um
cristal altamente organizado.
Caracterização
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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A amostra e a referência são
aquecidas individualmente em
compartimentos separados, de forma 
a manter ambas em condições
rigorosamente isotérmicas.
Profa. Dra. Priscyla D Marcato Gaspari
Nanopartículas LipídicasSólidas
Caracterização
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Nanopartículas Lipídicas Sólidas
Profa. Dra. Priscyla D Marcato Gaspari
Caracterização
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Calorimetria diferencial de varredura
BUNJES et al., 2007
NP estabilizadas por lecitina de soja S-100 (A) e lecitina de soja hidrogenada (S100-3) (B)
Caracterização
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Schoenitz et al., Eur. J. Pharm. Biopharm., 86, 324–331, 2014 Profa. Dra. Priscyla D Marcato Gaspari
Após 10 dias à 35 oC
Nanopar:culas Lipídicas Sólidas
Estabilidade das
NLS/CLN
Caracterização
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DSC
Material Tf (oC) Entalpia 
(J/g)
Índice de 
Recristalização 
(%)
Palmitato de 
Cetila 55,4 182,7 100
NLS-PC 54,0 114,6 78,4
RI (%) = DH NLS dispersão × 100
DH lipídeo × Concentração do lipídeo
Redução no índice de recristalização e na T de fusão: 
Dimensão coloidal das partículas na faixa nanométrica
(Efeito Kelvin)
Profa. Dra. Priscyla D Marcato Gaspari
Caracterização
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Crio-TEM
• Forma α: camadas concêntricas, 
mais distorcidas em direção ao 
centro 
Caracterização
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
• Forma β: forma circular e 
elongada, camadas orientadas em 
paralelo
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4. Métodos de preparo 
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Métodos de preparo 
Emulsificação e evaporação do solvente
Difusão de solvente
Secagem por aspersão
Emulsão a Quente e Sonicação/UltraTurrax
Homogeneização à alta pressão
MARCATO, P. D. et al, 2009.
Solvente imiscível 
Solvente miscível
Spray-drying
4. Técnicas de preparo 
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Emulsão a Quente e Sonicação/Ultra-Turrax
Fase Oleosa (FO)
Fusão do lipídio 
sólido 10°C acima 
do TF + a+vo
Fase aquosa (FA)
Tensoativo (estabilizante) 
+ água na mesma 
temperatura da FO
Verter a FA na 
FO
temperatura
NLS/ CLN
Resfriar em T.A.
cristalização do lipídio
MARCATO, P. D. et al, 2009.
Ultra turrax
Sonicador
TOP 
DOWN
BOTTOM 
UP
4. Técnicas de preparo 
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
41
Emulsão a Quente
• Ultra turrax
laboratorial
Quebra das 
partculas por 
COLISÃO 
4. Técnicas de preparo 
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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HOMOGENEIZAÇÃO EM ULTRA-TURRAX
Ø O líquido é impulsionado ao cabeçote da dispersão devido a alta velocidade e
forçado a passar através das aberturas na disposição do rotor-estator
Ø A alta velocidade e a mínima folga entre o rotor e o estator produz potentes forças
de cisalhamento resultando na quebra das partículas
4. Técnicas de preparo 
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Emulsão a Quente
• Ultrassonicador
laboratorial Industrial
Quebra das 
partículas por 
CAVITAÇÃO 
4. Técnicas de preparo 
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Cavitação
À medida que a bolha colapsa, um lado dobra-se no centro e "jatos" são liberados
desta bolha. Este colapso gera grandes quantidades de energia e ondas de
choque que rompe materiais sólidos e promove a mistura de líquido e sólidos.
4. Técnicas de preparo 
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Emulsão à quente e sonicação ou 
homogeneização em Ultra-Turrax
• Escala Laboratorial
• Resíduo de Metal (da ponta do sonicador ou do Turrax)
4. Técnicas de preparo 
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Homogeneização à alta pressão
• Partículas
MARCATO, P. D. et al, 2009.
Alta pressão 
(100-2000 bar) Cavidade estreita 
Colisão com a barreira e Cavitação 
Formação de 
nanopardculas com 
reduzido diâmetro 
Quente
Frio
4. Técnicas de preparo 
TOP 
DOWN
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Homogeneização à alta pressão - Quente
Fase Oleosa (FO)
Fusão do lipídio 
sólido 5-10°C 
acima do TF + 
a+vo
Fase aquosa (FA)
Tensoativo + água 
na mesma 
temperatura da FO
Verter a FA na 
FO
Pré-emulsão
Homogeneizador
(100-1500 bar) 
3 ciclos
NLS/ CLN
Resfriar em T.A.
cristalização do lipídio
MARCATO, P. D. et al, 2009.
4. Técnicas de preparo 
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Homogeneização à alta pressão - Frio
Fase Oleosa (FO)
Fusão do lipídio 
sólido 5-10°C 
acima do PF + 
ativo 
(+tensoativo)
Fase aquosa (FA)
Tensoativo + água
Homogeneizador
(100-1500 bar) 
T.A. ou 0°C
NLS/ CLN
Solidificação em 
gelo seco ou 
nitrogênio líquido
Moagem 
50-100µm
MARCATO, P. D. et al, 2009.
4. Técnicas de preparo 
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Homogeneização à alta pressão
Quente
• AVvos lipoflicos
• Produção em larga escala
• Estreita faixa de diâmetro 
• Não uVlizar solvente orgânico
Frio
• Ativos hidrofílicos
• Ativos termosensíveis
• Produção em larga escala 
• Não utilizar solvente orgânico
• Maior custo
4. Técnicas de preparo 
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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5. Parâmetros que afetam o 
diâmetro das NLS/CLN
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Parâmetros que afetam o diâmetro das NLS/CLN
Tipo e concentração de lipídio
Concentração de Tensoativo
Velocidade e Tempo de Agitação
Pressão da homogeneização
Número de ciclos
5. Parâmetros que afetam as NLS
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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• Influência da Concentração de lipídio: ↑ [ ] lipídio ↑ tamanho de partículas 
• Maior será a viscosidade e assim a resistência à quebra 
• Maior quantidade de material para formar a nanoestrutura
5. Parâmetros que afetam o diâmetro
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
Mulla and Khazi, Indian Journal of Novel Drug delivery 1, 2009, 47-49
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Influência do ponto de fusão dos lipídeos
Lipídios mais cristalinos precisam de maior energia para fundirem
Quanto mais cristalino o lipídio, maior o tamanho do cristal e maior o tamanho da 
partícula
5. Parâmetros que afetam o diâmetro
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
Mulla and Khazi, Indian Journal of Novel Drug delivery 1, 2009, 47-49
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• Concentração de tensoativo: ↑ [ ] tensoativo ↓ tensão superficial ↓ NP
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
5. Parâmetros que afetam o diâmetro
Mulla and Khazi, Indian Journal of Novel Drug delivery 1, 2009, 47-49
55
• Velocidade de agitação: ↑ velocidade ↑ colisão ↓ NP 
↑ tempo de agitação ↓ NP 
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
5. Parâmetros que afetam o diâmetro
Mulla and Khazi, Indian Journal of Novel Drug delivery 1, 2009, 47-49
56
• Pressão de homogeneização: ↑ Pressão ↓ NP 
https://www.revistas.ufg.br/REF/article/view/6545Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
5. Parâmetros que afetam o diâmetro
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https://www.revistas.ufg.br/REF/article/view/6545
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
5. Parâmetros que afetam o diâmetro
• Número de Ciclos: ↑ Ciclos ↓ NP 
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7. Caracterização
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Análise Morfológica de NLS
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Microscopia de Força atômica (AFM)
• Arraste de uma sonda com uma ponta extremamente fina (tip) ao 
longo da amostra: 3D
Caracterização
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
61
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
62
AFM pode ser usado para analisar a 
• Morfologia (2D e 3D)
• Elasticidade e Dureza
• Mucoadesão
• Diferença de composição entre as amostra
• Diferença de cargas na amostra
• Interação de nanoparticulas com células
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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Preparo da Amostra
• Pontos crítico:
• Superfície de deposição
• Concentração da amostra
• Método de deposição
• Método de secagem
• Tipo e qualidade da ponta
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
Caracterização
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Nanopartículas Lipídicas Sólidas
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
Caracterização
65
Referencias
• KHOSA, A.; REDDI, S.; SAHA, R. N. Nanostructured lipid carriers for site-specific drug delivery.
Biomedicine & Pharmacotherapy, v. 103, p. 598–613, 1 jul. 2018.
• MONTENEGRO, L. et al. From nanoemulsions to nanostructured lipid carriers: A relevant
development in dermal delivery of drugs and cosmelcs. Journal of Drug Delivery Science and
Technology, Drug Delivery Research in Italy. v. 32, p. 100–112, 1 abr. 2016.
• MUHAMMAD, R. S.; MUHAMMAD, I.; SHAFI, U. Lipid-Based Nanocarriers forDrug Delivery and
Diagnosis. 1. ed. [s.l.] William Andrew Publishing, 2017.
• MÜLLER, R. H.; RADTKE, M.; WISSING, S. A. Nanostructured lipid matrices for improved
microencapsulalon of drugs. Internalonal Journal of Pharmaceulcs, v. 242, n. 1, p. 121–128, 21 ago.
2002.
• MÜLLER, R. H.; SHEGOKAR, R.; KECK, C. M. 20 years of lipid nanoparlcles (SLN and NLC): present
state of development and industrial applicalons. v. 8 (3), p. 207–227, 2011.
• PARDEIKE, J.; HOMMOSS, A.; MÜLLER, R. H. Lipid nanoparlcles (SLN, NLC) in cosmelc and
pharmaceulcal dermal products. Internalonal Journal of Pharmaceulcs, v. 366, n. 1, p. 170–184, 21
jan. 2009.
• Marcato, P. D. Revista Eletrônica de Farmácia Vol 6(2), 1-37, 2009.
Profa. Priscyla D Marcato Gaspari
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