Preparação e caracterização de géis de alginato, quitosana e nanoceluloses para aplicações biomédicas.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Carvalho, Priscila de Freitas Siqueira
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFOP
Texto Completo: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/12468
Resumo: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
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spelling Preparação e caracterização de géis de alginato, quitosana e nanoceluloses para aplicações biomédicas.GéisViabilidade celularPropriedades mecânicasBiomateriaisNanotecnologiaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.Os hidrogéis têm sido estudados como materiais promissores para diferentes aplicações biomédicas, seja em cicatrização de feridas, liberação controlada de medicamentos, ou como scaffolds para a medicina regenerativa. Neste trabalho foram preparados géis funcionais de alginato e nanoceluloses (com e sem modificação química) e géis de redes poliméricas semi-interpenetrantes (semi-IPNs) de alginato, quitosana e nanoceluloses. Os hidrogéis foram liofilizados e denominados géis. Os nanocristais de celulose (CNC) e CNC oxidado via reação mediada por 2,2,6,6-tetrametilpiperidina1-oxila (TEMPO) foram obtidos a partir de hidrólise ácida da polpa de Eucalyptus branqueada; as nanofibras de celulose (NFC) e NFC oxidada via reação mediada por TEMPO (NFCT) foram obtidas a partir da desintegração mecânica da polpa de celulose. Estas nanonoceluloses e os géis preparados foram caracterizados por diferentes técnicas como FTIR-ATR, DRX, MET, MEV, TGA, DMTA e microtomografia computadorizada de raios-X (micro-CT). A adição das nanoceluloses aos géis de alginato e aos géis semi-IPNs alginato/ quitosana, principalmente das NFCT, contribuiu para aumentar a estabilidade dimensional e o tamanho dos poros dos géis quando comparados àqueles sem nanoceluloses. Estas características são muito importantes para o transporte de nutrientes e crescimento celular. O desempenho mecânico dos materiais, de grande importância para as suas aplicações finais, foi melhorado a partir de um pós-tratamento térmico (a 80oC) para as amostras contendo NFCT. O aumento da temperatura também favoreceu as interações entre as cadeias dos polieletrólitos alginato e quitosana nos géis semi-IPNS alginato/ quitosana. Avaliou-se a citotoxicidade e o crescimento celular nos géis preparados utilizando-se o teste MTT (brometo de (4,5-dimetiltiazolil-2) -2,5-difeniltetrazólio) tanto por contato direto das células de fibroblastos L929 com os géis, quanto pelo método do contato indireto. A adição das nanoceluloses, em especial das NFCT (50% m/m) aos géis contribuiu para a bioadesão e crescimento das células de fibroblastos nos novos materiais. As propriedades morfológicas, físico-químicas e mecânicas dos géis de alginato e nanoceluloses e dos géis semi-IPNs alginato/ quitosana e nanoceluloses favoreceram a interação célula-material e a proliferação dos fibroblastos durante os 7 dias de cultura. A otimização da preparação destes materiais, com base nos procedimentos e resultados obtidos no presente trabalho, indica que os géis à base de nanoceluloses desenvolvidos são materiais interessantes e promissores para aplicações biomédicas.Hydrogels have been studied as promising materials for biomedical applications mainly in tissue engineering as external bandages, drug carriers or scaffolds. The pure alginate gel, the alginate/nanocelluloses (unmodified and physicochemically modified) gels and the alginate/chitosan/nanocelluloses semi-interpenetrating polymer networks (semi-IPN’s) were prepared and characterized in this work. The hydrogels were freeze-dried and called as gels. The cellulose nanocrystals (CNC) were obtain by acid hydrolysis of bleached Eucalyptus pulp. They were oxidized by 2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl (TEMPO) catalyzed oxidation reaction (CNCT). The cellulose nanofibers (CNF) and oxidized CNF were obtained by mechanical shearing of their aqueous suspensions. The oxidized CNF were also obtained by TEMPO catalyzed reaction (CNFT). The nanocelluloses and the prepared gels were characterized by analytical techniques as FTIR-ATR, XRD, TEM, SEM, TGA, DMTA and X-ray microtomography (micro-CT). The addition of nanocelluloses in alginate and in alginate/chitosan semi-IPNs gels, mainly the addition of CNFT, allows to increase their mechanical stability and pore sizes when compared to pure alginate gels, without nanocelluloses. These features are very important for nutrients transport and cell growth. The mechanical performance of these materials is an important parameter to enable some structural applications in human body. This property was further increased after a thermal post-treatment at 80oC of CNFT-based gels. The thermal post-treatment induces physicochemical interactions of alginate polyelectrolyte chains and chitosan in alginate/chitosan semi-IPN’s gels. The cytotoxicity and cell growth tests of these gels were studied by MTT essays at direct and indirect contact (eluate method) of L929 fibroblast cells. The addition of nanocelluloses mainly CNFT at 50 wt% enables cell bioadhesion, cell growth, differentiation and proliferation on and in the alginate or alginate/chitosan-based gels. The morphological, physicochemical and mechanical properties of alginate/nanocelluloses gels and alginate/chitosan/nanocelluloses gels contributed to interactions of these materials and differentiation of fibroblast cells up to 7 days. The optimization of these materials preparation, based on the procedures and results obtained in this work, indicates that the developed nanocellulose-based gels are interesting and promising materials for biomedical applications.Botaro, Vagner RobertoPereira, Fabiano VargasNovack, Kátia MonteiroBotaro, Vagner RobertoNovack, Kátia MonteiroIsaac Neta, Augusta CerceauMelo, Breno Nonato deSiqueira, Éder JoséSantos, Igor José BoggioneCarvalho, Priscila de Freitas Siqueira2020-07-18T15:43:34Z2020-07-18T15:43:34Z2019info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfCARVALHO, Priscila de Freitas Siqueira. Preparação e caracterização de géis de alginato, quitosana e nanoceluloses para aplicações biomédicas. 2019. 186 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2019.http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/12468Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 24/05/2019 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFOPinstname:Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)instacron:UFOP2020-07-18T15:43:34Zoai:repositorio.ufop.br:123456789/12468Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufop.br/oai/requestrepositorio@ufop.edu.bropendoar:32332020-07-18T15:43:34Repositório Institucional da UFOP - Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)false
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