Tannic acid-loaded chitosan microparticles for the treatment of diabetic wounds

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Guimarães, Inês Gonçalves Valente
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.14/31493
Resumo: ferida diabética é considerada uma das complicações mais comuns de diabetes mellitus devido a um processo de cicatrização afetado por condições hiperglicémicas. Nos últimos anos, o número de diabéticos com feridas crónicas aumentou globalmente devido tanto à falta de medidas preventivas e de controlo, como ao desenvolvimento de bactérias resistentes a antibióticos. Desta forma, a descoberta de um tratamento eficiente tornou-se um desafio na área da saúde, onde novos curativos que incorporam agentes bioativos têm sido estudados para melhorar o processo de cicatrização. O potencial biológico dos polifenóis, bem como a sua natureza, permite-lhes ser uma alternativa eficiente em comparação aos antibióticos, dando resposta à necessidade de encontrar novas formas de tratamento de feridas crónicas. No entanto, compostos fenólicos como o ácido tânico (TA) podem apresentar algumas limitações quando direcionados para aplicações na ferida, como baixa estabilidade e consequente desempenho biológico limitado no local da ferida. Como forma de colmatar estas falhas e melhorar a libertação e o desempenho dos polifenóis, microssistemas têm sido desenvolvidos como sistemas de entrega. Como transportador de escala micrométrica, o quitosano (CS) tem demonstrado bons resultados na libertação gradual de diversos compostos, como polifenóis, devido às suas características biofuncionais excelentes. Desta forma, acredita-se que a microencapsulação tendo por base CS como material encapsulante permita a entrega e libertação controlada de TA, promovendo a sua biodisponibilidade. O objetivo deste estudo foi desenvolver e caracterizar um curativo inovador em pó, composto por TA, CS e sericina de seda (SS), com propriedades antimicrobianas e antioxidantes para o tratamento de feridas diabéticas. O TA foi encapsulado em micropartículas de CS (CMTA) por secagem por atomização, e a sua capacidade antimicrobiana e antioxidante bem como o perfil de libertação foram estudados. Para atribuir propriedades hidratantes e regenerativas ao pó final, SS foi adicionada posteriormente. Como resultado, obteve-se um rendimento satisfatório de 32% para o processo de secagem, mostrando ainda ótimos resultados para a eficiência de encapsulação (98,50%). O diâmetro obtido foi de 7,4 μm, CMTA exibiram uma morfologia esférica com concavidades na superfície externa, enquanto que micropartículas hidratadas apresentaram uma forma regular de superfície lisa com alguma tendência de aglomeração. A estabilidade térmica de CMTA foi comprovada e não foram encontradas ligações covalente entre TA e CS. Em relação às propriedades biológicas, TA encapsulado apresentou menores valores de atividade antioxidante, em comparação com TA livre em solução, devido ao seu sistema de encapsulação. No entanto, CMTA mostrou um ótimo desempenho na atividade antioxidante, para além de proteger o TA de degradação, proporcionar estabilidade biológica bem como uma libertação controlada (~0,8%). As micropartículas foram ainda bactericidas contra Staphylococcus aureus e Staphylococcus aureus resistente à meticilina. No entanto, apesar do seu potencial cicatrizante, a SS não foi um ganho para melhorar a atividade antioxidante ou antimicrobiana de CMTA. O trabalho permitiu o desenho experimental para o desenvolvimento e produção de CMTA. Acredita-se que as partículas CMTA têm potencial biológico para a entrega de TA em feridas complexas. No entanto, novos estudos devem ser realizados de modo a obter uma melhor caracterização de CMTA, como um sistema de libertação mais controlado e sustável.
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spelling Tannic acid-loaded chitosan microparticles for the treatment of diabetic woundsQuitosanoFerida diabéticaMicroencapsulaçãoSericinaÁcido tânicoCicatrizaçãoChitosanDiabetic woundsMicroencapsulationSericinTannic acidWound healingDomínio/Área Científica::Ciências Médicas::Biotecnologia Médicaferida diabética é considerada uma das complicações mais comuns de diabetes mellitus devido a um processo de cicatrização afetado por condições hiperglicémicas. Nos últimos anos, o número de diabéticos com feridas crónicas aumentou globalmente devido tanto à falta de medidas preventivas e de controlo, como ao desenvolvimento de bactérias resistentes a antibióticos. Desta forma, a descoberta de um tratamento eficiente tornou-se um desafio na área da saúde, onde novos curativos que incorporam agentes bioativos têm sido estudados para melhorar o processo de cicatrização. O potencial biológico dos polifenóis, bem como a sua natureza, permite-lhes ser uma alternativa eficiente em comparação aos antibióticos, dando resposta à necessidade de encontrar novas formas de tratamento de feridas crónicas. No entanto, compostos fenólicos como o ácido tânico (TA) podem apresentar algumas limitações quando direcionados para aplicações na ferida, como baixa estabilidade e consequente desempenho biológico limitado no local da ferida. Como forma de colmatar estas falhas e melhorar a libertação e o desempenho dos polifenóis, microssistemas têm sido desenvolvidos como sistemas de entrega. Como transportador de escala micrométrica, o quitosano (CS) tem demonstrado bons resultados na libertação gradual de diversos compostos, como polifenóis, devido às suas características biofuncionais excelentes. Desta forma, acredita-se que a microencapsulação tendo por base CS como material encapsulante permita a entrega e libertação controlada de TA, promovendo a sua biodisponibilidade. O objetivo deste estudo foi desenvolver e caracterizar um curativo inovador em pó, composto por TA, CS e sericina de seda (SS), com propriedades antimicrobianas e antioxidantes para o tratamento de feridas diabéticas. O TA foi encapsulado em micropartículas de CS (CMTA) por secagem por atomização, e a sua capacidade antimicrobiana e antioxidante bem como o perfil de libertação foram estudados. Para atribuir propriedades hidratantes e regenerativas ao pó final, SS foi adicionada posteriormente. Como resultado, obteve-se um rendimento satisfatório de 32% para o processo de secagem, mostrando ainda ótimos resultados para a eficiência de encapsulação (98,50%). O diâmetro obtido foi de 7,4 μm, CMTA exibiram uma morfologia esférica com concavidades na superfície externa, enquanto que micropartículas hidratadas apresentaram uma forma regular de superfície lisa com alguma tendência de aglomeração. A estabilidade térmica de CMTA foi comprovada e não foram encontradas ligações covalente entre TA e CS. Em relação às propriedades biológicas, TA encapsulado apresentou menores valores de atividade antioxidante, em comparação com TA livre em solução, devido ao seu sistema de encapsulação. No entanto, CMTA mostrou um ótimo desempenho na atividade antioxidante, para além de proteger o TA de degradação, proporcionar estabilidade biológica bem como uma libertação controlada (~0,8%). As micropartículas foram ainda bactericidas contra Staphylococcus aureus e Staphylococcus aureus resistente à meticilina. No entanto, apesar do seu potencial cicatrizante, a SS não foi um ganho para melhorar a atividade antioxidante ou antimicrobiana de CMTA. O trabalho permitiu o desenho experimental para o desenvolvimento e produção de CMTA. Acredita-se que as partículas CMTA têm potencial biológico para a entrega de TA em feridas complexas. No entanto, novos estudos devem ser realizados de modo a obter uma melhor caracterização de CMTA, como um sistema de libertação mais controlado e sustável.Diabetic wound is considered one of the most common complications of patients with diabetes due to an impaired healing process affected by hyperglycemic conditions. In recent years, the number of diabetics with chronic wounds are globally increasing, due to lack of preventive and controlling measures as well as the development of resistant bacterial strains to antibiotics. Thus, an efficient treatment has become a health challenge, where new dressing materials incorporating bioactive agents have been studied to improve the healing process. The biological potential of polyphenols as well as their nature allows them to be an efficient alternative as compared antibiotics, responding to the urge to find new alternatives for chronic wound care. However, phenolic compounds like tannic acid (TA) may have some drawbacks, when targeting wound applications, such as low stability and consequent biological performance in the wound site. To overcome these limitations and improve the release and the performance of polyphenols, microsystems have been developed as a delivery system. As a microcarrier, chitosan (CS) has demonstrated great results in the gradual release of several drugs, such as polyphenols, due to its outstanding biofunctional properties. Therefore, microencapsulation based on CS is expected to provide a target delivery of TA as well as its controlled release and increased its bioavailability. The aim of this study was to develop and characterize a new powdered wound dressing with antimicrobial and antioxidant properties to apply in chronic wounds, composed by silk sericin (SS), TA, and CS. Tannic acid was encapsulated in CS microparticles by spray drying, and its antimicrobial and antioxidant capacity as well as the profile release of TA were evaluated. To assign hydrating and regenerative properties of the final powder, SS was added. As results, a satisfactory product yield of 32% were obtained for spray drying process, showing great results for encapsulation efficiency (98.50%). Diameters obtained were around 7.4 μm, exhibited a spherical morphology with concavities on the outer surface, while hydrated microparticles were regular shape and smooth surface with some agglomeration tendency. Thermal stability of CMTA was proven, and no covalent bonds were found between TA and CS. Regarding biological properties, TA encapsulated showed lower values of antioxidant activity, compared to TA free in solution due to its encapsulation system. Nevertheless, CMTA still have optimal antioxidant activity performance, plus protecting TA from degradation and providing biological stability, and controlled released (~0.8%). The microparticles were also bactericide against Staphylococcus aureus ATCC as well as methicillin resistance Staphylococcus aureus. However, although its greats potential for wound healing, SS was not a gain to improve the microparticles antioxidant potential or either antimicrobial of CMTA properties. The work allowed an efficient microencapsulation process for CMTA design, which leads to believe that microparticles may have a great biological potential for TA wound delivery. However, further studies should be performed in order to get a better characterization of CMTA, and, to better understand and to obtain a more controlled and sustainable release system.Silva, Sara Isabel Macedo Baptista daOliveira, Ana Leite de Almeida Monteiro deVeritati - Repositório Institucional da Universidade Católica PortuguesaGuimarães, Inês Gonçalves Valente2020-12-16T09:23:16Z2020-02-1120202020-02-11T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.14/31493TID:202469026enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-12T17:36:54Zoai:repositorio.ucp.pt:10400.14/31493Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T18:25:17.423708Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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description ferida diabética é considerada uma das complicações mais comuns de diabetes mellitus devido a um processo de cicatrização afetado por condições hiperglicémicas. Nos últimos anos, o número de diabéticos com feridas crónicas aumentou globalmente devido tanto à falta de medidas preventivas e de controlo, como ao desenvolvimento de bactérias resistentes a antibióticos. Desta forma, a descoberta de um tratamento eficiente tornou-se um desafio na área da saúde, onde novos curativos que incorporam agentes bioativos têm sido estudados para melhorar o processo de cicatrização. O potencial biológico dos polifenóis, bem como a sua natureza, permite-lhes ser uma alternativa eficiente em comparação aos antibióticos, dando resposta à necessidade de encontrar novas formas de tratamento de feridas crónicas. No entanto, compostos fenólicos como o ácido tânico (TA) podem apresentar algumas limitações quando direcionados para aplicações na ferida, como baixa estabilidade e consequente desempenho biológico limitado no local da ferida. Como forma de colmatar estas falhas e melhorar a libertação e o desempenho dos polifenóis, microssistemas têm sido desenvolvidos como sistemas de entrega. Como transportador de escala micrométrica, o quitosano (CS) tem demonstrado bons resultados na libertação gradual de diversos compostos, como polifenóis, devido às suas características biofuncionais excelentes. Desta forma, acredita-se que a microencapsulação tendo por base CS como material encapsulante permita a entrega e libertação controlada de TA, promovendo a sua biodisponibilidade. O objetivo deste estudo foi desenvolver e caracterizar um curativo inovador em pó, composto por TA, CS e sericina de seda (SS), com propriedades antimicrobianas e antioxidantes para o tratamento de feridas diabéticas. O TA foi encapsulado em micropartículas de CS (CMTA) por secagem por atomização, e a sua capacidade antimicrobiana e antioxidante bem como o perfil de libertação foram estudados. Para atribuir propriedades hidratantes e regenerativas ao pó final, SS foi adicionada posteriormente. Como resultado, obteve-se um rendimento satisfatório de 32% para o processo de secagem, mostrando ainda ótimos resultados para a eficiência de encapsulação (98,50%). O diâmetro obtido foi de 7,4 μm, CMTA exibiram uma morfologia esférica com concavidades na superfície externa, enquanto que micropartículas hidratadas apresentaram uma forma regular de superfície lisa com alguma tendência de aglomeração. A estabilidade térmica de CMTA foi comprovada e não foram encontradas ligações covalente entre TA e CS. Em relação às propriedades biológicas, TA encapsulado apresentou menores valores de atividade antioxidante, em comparação com TA livre em solução, devido ao seu sistema de encapsulação. No entanto, CMTA mostrou um ótimo desempenho na atividade antioxidante, para além de proteger o TA de degradação, proporcionar estabilidade biológica bem como uma libertação controlada (~0,8%). As micropartículas foram ainda bactericidas contra Staphylococcus aureus e Staphylococcus aureus resistente à meticilina. No entanto, apesar do seu potencial cicatrizante, a SS não foi um ganho para melhorar a atividade antioxidante ou antimicrobiana de CMTA. O trabalho permitiu o desenho experimental para o desenvolvimento e produção de CMTA. Acredita-se que as partículas CMTA têm potencial biológico para a entrega de TA em feridas complexas. No entanto, novos estudos devem ser realizados de modo a obter uma melhor caracterização de CMTA, como um sistema de libertação mais controlado e sustável.
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