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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.75.2014.tde-11122014-171635
Documento
Autor
Nome completo
Cindia Lancelotti
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2014
Orientador
Banca examinadora
Plepis, Ana Maria de Guzzi (Presidente)
Giglioti, Aparecida de Fatima
Vulcani, Valcinir Aloísio Scalla
Título em português
Preparação e caracterização de hidrogéis neutros de colágeno aniônico:gelatina:extrato de semente de uva
Palavras-chave em português
colágeno
gelatina
hidrogel
proantocianidina
Resumo em português
O desenvolvimento de uma matriz de colágeno associado à gelatina tem potencial como biomaterial devido sua alta biocompatibilidade, capacidade de alterar suas propriedades físico-químicas e estruturais por modificações químicas e a habilidade de formar géis estáveis. Porém, um ponto negativo de sua aplicação está na biodegradabilidade. Desta forma, para reduzir esta degradação, agentes de reticulação, como a proantocianidina (PA), que age formando ligações de hidrogênio as quais estabilizam o complexo proteína-PA, podem ser empregados. Este trabalho teve como objetivo a obtenção de hidrogéis neutros de colágeno aniônico:gelatina:extrato de semente de uva. Para tanto, foram utilizadas duas proporções de extrato, 0,25 e 0,50% e três diferentes tempos de hidrólise alcalina do colágeno, 24, 72 e 120 horas, gerando nove diferentes biomateriais, incluindo os hidrogéis sem tratamento com o extrato. O colágeno foi extraído de tendão bovino e o agente reticulante foi o extrato de semente de uva cujo componente majoritário é a proantocianidina. A caracterização foi feita por termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), cinética de absorção de água e ensaios de citotoxicidade in vitro, pelos métodos de difusão em ágar e difusão de extrato em solução (MTT). Estudos de TG mostraram a perda de água em um processo único, representando em média 95% do hidrogel. As curvas DSC mostraram que quanto maior a concentração de extrato, maior é a temperatura de desnaturação, aumentando em média 6,8°C com a adição de 0,50% de extrato, o que indica a eficácia da proantocianidina na reticulação do colágeno. Além disso, notaram-se temperaturas menores para maiores tempos de hidrólise alcalina do colágeno, sendo de 58,4°C, 49,7°C e 46,5°C para hidrogéis preparados com colágeno 24, 72 e 120 horas, respectivamente. A presença do extrato não causou alterações significativas nos espectros FTIR, apenas surgimento das bandas em 1118 e 1288 cm-1 referentes ao anel aromático da proantocianidina, mas gerou mudanças nas estruturas internas dos hidrogéis, visualizadas por MEV, como aumento do número de poros e interconectividade entre eles. A cinética de absorção de água mostrou que o equilíbrio é atingido em aproximadamente 10 minutos, indicando vantagem para a aplicação do hidrogel, já que é obtido rapidamente a partir de sua forma liofilizada, adequada para o armazenamento. Também foi observado que quanto menor é o tempo de hidrólise, maiores são as absorções, variando de 540 até 1360%. Com os ensaios de citotoxicidade foi possível concluir que o hidrogel C24GE50 mostrou-se mais adequado para uma aplicação como biomaterial, com um índice de 92,7% de sobrevivência celular.
Título em inglês
Preparation and characterization of anionic collagen:gelatin:grape seed extract neutral hydrogels
Palavras-chave em inglês
collagen
gelatin
hydrogel
proanthocyanidin
Resumo em inglês
The development of a collagen matrix associated with gelatin has potential as biomaterial due to its high compatibility, ability to change its physical-chemical and structural properties by chemical modifications and also the ability to form stable gels. However, a negative point of its application is the biodegradability. Thus, to reduce this degradation, crosslinking agents, such as proanthocyanidin (PA), which acts forming hydrogen bonds which stabilize the PA protein complex may be employed. This project aimed to obtain neutral hydrogels prepared by mixture of anionic collagen: gelatin: grape seed extract. It was used two extract proportions (0.25 and 0.50%) and three different periods of time for collagen alkaline hydrolysis (24, 72, 120 hours), giving nine different biomaterials, including hydrogels without treatment with the extract. The collagen was extracted from bovine tendon and the crosslinking agent was grape seed extract whose major component is the proanthocyanidin. The characterization was done by thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), water absorption kinetics and in vitro cytotoxicity assays, by agar diffusion method and diffusion of extract in solution (MTT). TG results showed loss of water in a single process, representing about 95% of the hydrogel.DSC curves showed that the higher the concentration of the extract, the higher the melting temperature, increasing on average 6.8 °C with the addition of 0.50% extract, which indicates the effectiveness of the proanthocyanidin crosslinking of the collagen. Moreover, lower temperatures were observed for longer periods of alkaline hydrolysis of collagen, being 58.4°C, 49.7°C and 46.5°C for preparations with 24, 72 and 120 hours, respectively. The presence of the extract did not cause significant changes in the FTIR spectra, only appearance of bands at 1118 and 1288 cm-1 related to the aromatic ring of proanthocyanidin but led to changes in internal structures of the hydrogels viewed by SEM, showing increased number of pores and interconnectivity between them. The water absorption kinetics showed that the equilibrium is achieved in approximately 10 minutes, indicating advantages in using this hydrogel, which is quickly obtained from its lyophilized form, a suitable form for storage. It was also observed that the shorter the time of hydrolysis, the greater the absorptions, ranging from 540 to 1360%. It was possible to conclude from the cytotoxicity analysis that the C24GE50 is more suitable for application as a biomaterial, with an index of 92.7% cell survival.
 
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CindiaLancelotti.pdf (2.45 Mbytes)
Data de Publicação
2015-01-13
 
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