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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.82.2018.tde-20082018-113734
Document
Author
Full name
Eduardo Pedro Milan
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2017
Supervisor
Committee
Plepis, Ana Maria de Guzzi (President)
Horn, Marilia Marta
Piza, Marcos Antônio
Rigo, Eliana Cristina da Silva
Title in Portuguese
Quitosana, Colágeno, Mangostão: preparo e caracterização de scaffolds e géis
Keywords in Portuguese
Colágeno
Extrato de mangostão
Quitosana
Abstract in Portuguese
A quitina é um biopolímero abundante na natureza e seu derivado, a quitosana é tido como excelente biomaterial na engenharia tecidual por sua versatilidade e propriedades, assim como colágeno que por sua presença natural no organismo e seu papel biológico fazem com que seja amplamente utilizado na medicina. As blendas destes biopolímeros possuem excelentes propriedades mecânicas devido às interações eletrostáticas e pontes de hidrogênio, e propriedades biológicas pelos materiais que as compõe, já demonstrando eficácia na regeneração tecidual. O extrato de Garcinia mangostna L., ou extrato de mangostão, é pouco estudado no ocidente, mas no oriente é amplamente utilizado para fins medicinais, com propriedades promissoras na área de engenharia tecidual. A interação deste com as blendas de quitosana/colágeno ainda não foram estudadas. Este trabalho teve como objetivo a obtenção e estudo de scaffolds de quitosana/colágeno em diferentes proporções (1:1, 2:1 e 3:1) com extrato de mangostão em variadas concentrações (10, 20 e 30%). A quitosana foi extraída por desacetilação da β-quitina de gládios de lula, o colágeno aniônico foi obtido de tendão bovino por hidrólise alcalina e o extrato de mangostão foi obtido da casca do fruto. A caracterização da quitosana e assim como colágeno, extrato e misturas foram analisados por absorção na região do infravermelho (FT-IR), efetuou-se um ensaio reológico dos géis e os scaffolds foram submetidos à calorimetria exploratória diferencial (DSC), microscopia eletrônica de varredura (MEV), ensaios de intumescimento e liberação do extrato. Ensaios reológicos indicam um comportamento pseudoplástico para todas as amostras e se feito um tratamento matemático, o melhor modelo às quais estas se adaptam seria o modelo de Carreau. Os DSC dos scaffolds mostram que a adição de extrato tende à elevar a temperatura de desnaturação (Td) do colágeno. Espectros FT-IR caracterizaram o extrato e não mostraram resultados conclusivos sobre a incorporação dele aos filmes. Fotomicrografias por MEV mostram alteração no tamanho médio de poros e canais com a adição de extrato. Ensaios de intumescimento dos scaffolds mostram uma diminuição de capacidade de absorção com adição de extrato, os ensaios de liberação feitos para os scaffolds das misturas mostram uma liberação entre 25-35% do extrato sendo as cinéticas de liberação modeladas pelo modelo de Kosmeyer-Peppas para a maioria das amostras. Obtendo-se assim géis e scaffolds que mostram resultados inicias promissores e com acréscimo de estudos complementares podem vir a ser utilizados no campo da engenharia tecidual.
Title in English
Chitosan, Collagen, Mangosteen: obtainment and characterization of scaffolds and gels
Keywords in English
Chitosan
Collagen
Mangosteen extract
Abstract in English
Chitosan is an abundant biopolymer in nature, and it is an excellent biomaterial for tissue engineering due to its versatility and properties. Collagen, by the natural presence in the organism and to the biological role makes it widely used in medicine. These biopolymers blends have excellent mechanical properties due to electrostatic interactions and hydrogen bonds, and biological properties, demonstrating good efficiency in tissue engineering. The Garcinia mangostana L. extract, or mangosteen extract, is not very well studied in the western culture, but in the eastern, it is widely used in local medicine, with promising properties in tissue engineering field. The interaction between chitosan/collagen blends and mangosteen extract has not yet been studied. This study aims to obtain scaffolds from chitosan/collagen blends in different ratios, such as 1:1, 2:1 and 3:1 with different extract concentrations (10, 20 and 30%). Chitosan was obtained by deproteinization and deacetylation of β-chitin from squid's pens, anionic collagen was obtained from bovine tendon by alkaline hydrolysis, and the mangosteen extract was obtained from the hulls of fruits. Materials characterization was done by FT-IR, DSC, SEM, swelling and extract release in buffer solution. Rheological measurements were made with the gels formed from the mixture of the components. The rheological studies indicates a pseudo plastic behavior to all samples and by a mathematical treatment, the Carreau mathematical model was the best fitting. The DSC analysis for the collagen mixtures indicated a tendency to elevate the denaturation temperature with addition of extract. With the FT-IR results, we could obtain mangosteen extract spectrum but the mixtures spectrum did not show the extract incorporation. The photomicrographies obtained by SEM showed pore and channels alteration with extract addition. Swelling studies showed a decrease in swelling capacity after extract addition, release studies showed a 25-35% extract release by scaffolds and in most cases the kinetic was fitted by Kosmeyer-Peppas. Thus obtaining promising gels and scaffolds in the field of tissue engineering, but needing of further development.
 
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Publishing Date
2018-08-21
 
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