Obtenção de quitosana reticulada por processamento termomecânico para aplicações biomédicas
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Tese |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16431 |
Resumo: | The low processability of chitosan and the obtaining of materials with low structural stability constitute substantial limitations to the commercial use of chitosan, especially in biomedical applications. Furthermore, the need to neutralize chitosan as a biomaterial increases the inherent fragility of these materials. Thus, this thesis was developed to obtain chitosan-based materials with structural integrity in the swollen state and advantageous mechanical and physicochemical properties using a thermomechanical processing route. For this, the chemical crosslinking strategy with citric acid was adopted. The citric acid (CA), in three different concentrations, was evaluated as a destructuring agente and crosslinking agent and compared to material traditionally processed with acetic acid. The chemical structure, the destructuring capacity of chitosan powder, morphology, and physicochemical and mechanical properties indicated the occurrence of chemical crosslinking, decreased crystallinity, and increased physicochemical and mechanical properties with increasing CA content. Morphological analysis revealed never-before-seen structures related to the crosslinked material's mechanical properties. In addition, a neutralization route in a buffered medium was proposed, minimizing possible hydrolysis reactions in strongly alkaline media. The glycerol was reincorporated into the materials by immersion, and it was found that the absorbed content is proportional to the immersion time. The flexibility of the materials was recovered without damage to the mechanical strength, and the exudate retention capacity was defined for application as dressings in moderately exuding wounds. The drug release profile showed a controlled release capacity for eight days during the in vitro assay for tetracycline hydrochloride. The results suggest that a chitosan-based biomaterial can be obtained by thermomechanical processing with structural stability in the swollen state and that the neutralization and plasticization strategies effectively provide properties similar to the original materials. |
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Silva, Maria Conceição Ramos da Soledade BezerraLucas, Alessandra de Almeidahttp://lattes.cnpq.br/9754332336954137http://lattes.cnpq.br/34301943146929022022-07-29T12:36:41Z2022-07-29T12:36:41Z2022-05-11SILVA, Maria Conceição Ramos da Soledade Bezerra. Obtenção de quitosana reticulada por processamento termomecânico para aplicações biomédicas. 2022. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16431.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16431The low processability of chitosan and the obtaining of materials with low structural stability constitute substantial limitations to the commercial use of chitosan, especially in biomedical applications. Furthermore, the need to neutralize chitosan as a biomaterial increases the inherent fragility of these materials. Thus, this thesis was developed to obtain chitosan-based materials with structural integrity in the swollen state and advantageous mechanical and physicochemical properties using a thermomechanical processing route. For this, the chemical crosslinking strategy with citric acid was adopted. The citric acid (CA), in three different concentrations, was evaluated as a destructuring agente and crosslinking agent and compared to material traditionally processed with acetic acid. The chemical structure, the destructuring capacity of chitosan powder, morphology, and physicochemical and mechanical properties indicated the occurrence of chemical crosslinking, decreased crystallinity, and increased physicochemical and mechanical properties with increasing CA content. Morphological analysis revealed never-before-seen structures related to the crosslinked material's mechanical properties. In addition, a neutralization route in a buffered medium was proposed, minimizing possible hydrolysis reactions in strongly alkaline media. The glycerol was reincorporated into the materials by immersion, and it was found that the absorbed content is proportional to the immersion time. The flexibility of the materials was recovered without damage to the mechanical strength, and the exudate retention capacity was defined for application as dressings in moderately exuding wounds. The drug release profile showed a controlled release capacity for eight days during the in vitro assay for tetracycline hydrochloride. The results suggest that a chitosan-based biomaterial can be obtained by thermomechanical processing with structural stability in the swollen state and that the neutralization and plasticization strategies effectively provide properties similar to the original materials.A baixa processabilidade da quitosana e a obtenção de materiais com baixa estabilidade estrutural constituem fortes limitações ao uso comercial da quitosana especialmente em aplicações biomédicas. Além disso a necessidade de neutralização da quitosana como biomaterial aumenta a fragilidade inerente desses materiais. Desta forma, esta tese foi desenvolvida visando a obtenção de materiais à base de quitosana com integridade estrutural no estado intumescido e propriedades mecânicas e físico químicas vantajosas utilizando-se uma rota de processamento termomecânico. Para tanto a estratégia de reticulação química pelo ácido cítrico foi adotada. O ácido cítrico (AC), em três concentrações diferentes, foi avaliado como agente desestruturante e agente reticulante e comparado ao material tradicionalmente processado com ácido acético. A estrutura química, capacidade de desestruturação do pó de quitosana, morfologia, propriedades físico-químicas e mecânicas foram analisadas e a ocorrência de reticulação química, diminuição da cristalinidade, propriedades físico-químicas e mecânicas aumentaram com o aumento do teor de AC. A análise morfológica indicou estruturas inéditas que foram relacionadas às propriedades mecânicas do material reticulado. Além disso, foi proposta uma rota de neutralização em meio tamponado minimizando-se possíveis reações de hidrólise em meios fortemente alcalinos. O glicerol foi reincorporado aos materiais por imersão e verificou-se que o seu teor é proporcional ao tempo de imersão. A flexibilidade dos materiais foi recuperada sem prejuízos na resistência mecânica e a capacidade de retenção de exsudatos foi definida para aplicação em feridas moderadamente exsudativas. O perfil de liberação de fármaco apresentou uma capacidade de liberação controlada durante 8 dias durante o ensaio in vitro para o cloridrato de tetraciclina. Os resultados sugerem que um biomaterial à base de quitosana pode ser obtido pelo processamento termomecânico com estabilidade estrutural no estado intumescido e que a estratégia de neutralização e replastificação foram eficazes para prover materiais com propriedades semelhantes à dos materiais como obtidos.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessQuitosanaÁcido CítricoProcessamento TermomecânicoMorfologiaBiomaterialChitosanCitric AcidThermomechanical ProcessingMorphologyBiomaterialENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOSObtenção de quitosana reticulada por processamento termomecânico para aplicações biomédicasObtaining cross-linked chitosan by thermomechanical processing for biomedical applicationsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALMaria Conceição Ramos da Soledade Bezerra Silva - Tese.pdfMaria Conceição Ramos da Soledade Bezerra Silva - Tese.pdfapplication/pdf5498678https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16431/1/Maria%20Concei%c3%a7%c3%a3o%20Ramos%20da%20Soledade%20Bezerra%20Silva%20-%20Tese.pdfec60c4b35419410e4cb849f65986f17bMD51BCO carta comprovante autoarquivamento.pdfBCO carta comprovante autoarquivamento.pdfapplication/pdf665767https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16431/2/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento.pdf99b7500d30b213127bb431822b89ac21MD52CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16431/3/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD53TEXTMaria Conceição Ramos da Soledade Bezerra Silva - Tese.pdf.txtMaria Conceição Ramos da Soledade Bezerra Silva - Tese.pdf.txtExtracted texttext/plain289601https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16431/4/Maria%20Concei%c3%a7%c3%a3o%20Ramos%20da%20Soledade%20Bezerra%20Silva%20-%20Tese.pdf.txtb506efca0a2859ff8833c41d1c271cd9MD54BCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.txtBCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.txtExtracted texttext/plain1548https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16431/6/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento.pdf.txtd57649b494a9206187ce1a8685249635MD56THUMBNAILMaria Conceição Ramos da Soledade Bezerra Silva - Tese.pdf.jpgMaria Conceição Ramos da Soledade Bezerra Silva - Tese.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6539https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16431/5/Maria%20Concei%c3%a7%c3%a3o%20Ramos%20da%20Soledade%20Bezerra%20Silva%20-%20Tese.pdf.jpge696289b5a162e0de37acf781d6e4f4bMD55BCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.jpgBCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg13269https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16431/7/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento.pdf.jpgf0349766b4ed6b0570568e71fe9db9caMD57ufscar/164312022-07-30 03:42:49.904oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/16431Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222022-07-30T03:42:49Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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