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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.85.2015.tde-18092015-150510
Documento
Autor
Nome completo
Fernando José Costa Baratéla
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2015
Orientador
Banca examinadora
Higa, Olga Zazuco (Presidente)
Hui, Wang Shu
Rodas, Andrea Cecilia Dorion
Título em português
Estudo das propriedades biocompatíveis de arcabouços poliméricos derivados de óleos vegetais para aplicação na engenharia de tecidos
Palavras-chave em português
engenharia tecidual
oleoquímica
polímeros verdes
raios gama
suportes teciduais poliméricos
Resumo em português
A engenharia de tecidos e a medicina regenerativa possuem como objetivo principal o restabelecimento morfológico/funcional de tecidos e órgãos lesionados com a utilização de células, matrizes celulares e células tronco, controlando as respostas imunológicas/bioquímicas promovidas pelo organismo. Adicionalmente, a ciência dos materiais busca desenvolver biomateriais biocompatíveis que não promovam reações imunológicas indesejadas e proporcionem o reestabelecimento das funções do tecido/órgão. Polímeros de origem natural destacam-se como biomateriais por assemelharem-se a macromoléculas biológicas, similaridade com a matriz extracelular, menor possibilidade de estimulação de inflamação crônica e baixa ou ausência de toxicidade. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver matrizes macromoleculares originadas do óleo de soja epoxidado (OSE), analisando a relação estrutura química/atividade biológica das matrizes macromoleculares para uso como biomaterial na engenharia de tecidos. A síntese do OSE foi efetuada pela rota oleoquímica, cuja eficiência foi determinada por espectroscopia de infravermelho e o rendimento da reação de 85% determinado por ressonância magnética nuclear de prótons. A partir da análise por calorimetria exploratória diferencial, detectou-se uma diminuição da temperatura de transição vítrea do polímero do óleo de soja (POSE) em relação ao OSE, sugerindo aumento do crescimento das cadeias poliméricas do POSE. Através da análise termogravimétrica, foi possível definir o perfil de degradação do OSE, com degradação em duas etapas, e do POSE, que degrada em apenas uma etapa e demonstra maior estabilidade térmica do POSE pelo aumento das interações moleculares. A reticulação e a hidrofilicidade do POSE foram promovidas com a adição de metacrilato de 2-hidroxietila (HEMA) à formulação por enxertia do monômero pela irradiação gama. Os resultados obtidos identificaram aumento da estabilidade mecânica, da gelificação e da absorção de água com o aumento do conteúdo de HEMA. Por fim, o grau de cristalinidade estimado para esses polímeros enxertados com HEMA de 27,5% foi definido através da difratometria de raios-X. A segunda etapa caracterizou-se pelo (i) desenvolvimento de POSEs com a enxertia de HEMA nas proporções OSE/HEMA 90:10 e 65:35 com irradiação por raios gama nas doses de 50 e 100kGy, (ii) caracterização físico-química dos POSE-HEMA e (iii) análise biológica desses materiais. Através da espectroscopia de infravermelho, pode-se detectar as regiões epoxidadas do POSE, assim como o sucesso da enxertia do monômero HEMA em todas as concentrações e doses de radiação utilizadas. Através da calorimetria exploratória diferencial, calculou-se a energia de ativação (Ea) dos polímeros. A cristalinidade dos materiais foi definida por difratometria de raios-X, mostrando caráter amorfo do material, bem como um pequeno incremento na porcentagem da cristalinidade com o aumento da intensidade das doses de radiação durante a síntese e um decréscimo dessa cristalinidade com o aumento na concentração de HEMA. A análise da citotoxicidade das amostras mostrou a ausência de toxicidade dos POSE-HEMA, confirmando a eficiência das lavagens dos polímeros para retirada de resíduos do processamento. A análise da hemocompatibilidade mostrou ausência de adesão de plaquetas e os testes de crescimento celular nas matrizes foram positivos. Através dos resultados obtidos nesta pesquisa, pôde-se concluir pelo potencial de utilização dos POSE-HEMA na engenharia de tecidos.
Título em inglês
Study of biocompatible properties of polymeric scaffolds derivated from vegetable oil for tissue engineering
Palavras-chave em inglês
gamma rays
green polymers
oleochemical
polymer tissue scaffolds
tissue engineering
Resumo em inglês
Tissue engineering and regenerative medicine have as main objective the morphologic/functional reestablishment of injured tissues and organs using cells, scaffolds, stem cells and control of immunological/biochemical responses promoted by the body. In addition, materials science seeks to develop biocompatible biomaterials that do not promote unwanted immune responses and provide the re-establishment of the functions of the tissue/organ. Polymers of natural origin stand out as biomaterials to resemble biological macromolecules, similarity to the extracellular matrix, reduced chance of inflammation and chronic pacing low or no toxicity. This study aimed the development of macromolecular arrays originated from epoxidized soybean oil (OSE), analyzing the relationship between the chemical structure/biological activity of the macromolecular arrays for use as biomaterials in tissue engineering. The synthesis of OSE was performed through the oleochemical route, whose efficiency was determined by infrared spectroscopy and the reaction yield of 85%, determined by nuclear magnetic resonance spectroscopy. From the analysis by differential scanning calorimetry, it was detected a decrease of the glass transition temperature of the epoxidized soybean oil polymer (POSE) compared with OSE, suggesting an increase of the growth of polymer chains of POSE. Thermogravimetric analysis was performed to define the OSE degradation profile, which degrades in two steps. The POSE degrades in just one step and shows higher thermal stability by the increased molecular interactions. The hydrophilicity and crosslinking of POSE was promoted by the addition of 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) with the monomer grafting by gamma irradiation. The results showed an increased mechanical stability, gelation and water absorption with the HEMA content increasing. Finally, the degree of crystallinity for such polymers grafted with HEMA was 27.5%, estimated by X-ray diffractometry. The second stage was characterized by (i) developing POSEs with the grafting of HEMA in the proportions OSE / HEMA 90:10 and 65:35 irradiated by gamma rays at doses of 50 and 100kGy, (ii) physico-chemical characterization of POSE-HEMA and (iii) analysis of biological materials. By infrared spectroscopy, it was detect the epoxidized regions of POSE, as well as the successful grafting of the monomer HEMA concentrations with all radiation doses. By differential scanning calorimetry, the activation energy was calculated (Ea) of the polymers. The crystallinity of the material was defined by X-ray diffraction, showing tendency of amorphous material as well as a small percentage of the increase in crystallinity with increasing intensity of radiation doses during this synthesis and a decrease in crystallinity with the increasing concentration of HEMA. The analysis of the samples did not show cytotoxicity on POSE-HEMA and confirmed the efficiency of polymer washings to remove the processing waste. The analysis of hemocompatibility showed any platelet adhesion and the cell growth on the scaffolds was positive. From the results obtained in this research, we concluded by the potential use of POSE-HEMA in tissue engineering.
 
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Data de Publicação
2015-09-21
 
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