Produção e caracterização de hidrogéis de dextrana/biovidro para engenharia tecidual de ossos
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Data
2019-11-22
Autores
Nogueira, Iury Araújo [UNIFESP]
Orientadores
Lemes, Ana Paula [UNIFESP]
Tipo
Trabalho de conclusão de curso de graduação
Título da Revista
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Resumo
The use of hydrogels in the area of tissue engineering has been gaining more space because these materials have characteristics that resemble the extracellular matrix of the human body. A hydrophilic biopolymer that has been studied for the manufacture of hydrogels is dextran, a polysaccharide of bacterial origin. Dextran hydrogels have high biocompatibility, flexibility and great ability to absorb and retain water or biological fluids in their three - dimensional network formed after their crosslinking. Despite these properties, the dextran hydrogels demonstrate low mechanical properties and great ease of deformation, which limits the application of these materials in the tissue engineering of bones. To overcome these problems, an alternative is the addition of bioglass particles to these hydrogels. Bioglasses are ceramic materials that exhibit high biocompatibility and ability to osteoconduction, giving this material great ability to bind to hard tissues. The objective of this work was to prepare dextran hydrogels using the crosslinking agent N, N'- methylenebisacrylamide, with the addition of different bioglass 45S5 contents, besides characterize them and to analyze the influence of bioglass 45S5 particles on morphological, mechanical and swelling properties of dextran hydrogels. The hydrogels prepared with different bioglass 45S5 contents were characterized by scanning electron microscopy, mechanical, swelling and porosimetry assays. The addition of bioglass 45S5 particles was able to affect all analyzed properties of hydrogels, and for the 4% (m/m) content this influence was of low relevance. For 8% (m/m) and 12% (m/m) contents, it was possible to observe a more significant influence, and the hydrogels with these contents showed higher mechanical properties, also presenting higher swelling kinetics but with a lower degree of stabilization when compared to the standard hydrogel. The porosity of the hydrogels showed a decreasing behavior as the bioglass 45S5 particle content increased. The pore size obtained for all hydrogels is within the range of 100 - 300 μm, considered ideal for use as scaffolds.
A utilização de hidrogéis na área da engenharia tecidual vem ganhando cada vez mais espaço pois estes materiais apresentam características que os assemelham a matriz extracelular. Um biopolímero hidrofílico que vem sendo estudado para a fabricação de hidrogéis é a dextrana, um polissacarídeo de origem bacteriana. Os hidrogéis de dextrana apresentam alta biocompatibilidade, flexibilidade e grande capacidade de absorver e reter água ou fluidos biológicos na sua rede tridimensional formada após sua reticulação. Apesar destas propriedades, os hidrogéis de dextrana demonstram baixas propriedades mecânicas e grande facilidade de deformação, o que limita a aplicação destes materiais na engenharia tecidual de ossos. Para contornar estes problemas, uma alternativa é a adição de partículas de biovidro a estes hidrogéis. Os biovidros são materiais cerâmicos que apresentam alta biocompatibilidade e capacidade de osteocondução, conferindo a este material grande capacidade de se ligar a tecidos duros. O trabalho teve como objetivo preparar os hidrogéis de dextrana utilizando o agente reticulante N, N’ – metilenobisacrilamida com a adição de diferentes teores de biovidro 45S5, além de caracterizá-los e realizar a análise da influência das partículas de biovidro 45S5 nas propriedades morfológicas, mecânicas e de intumescimento dos hidrogéis de dextrana. Os hidrogéis preparados com diferentes teores de biovidro 45S5 foram caracterizados através de microscopia eletrônica de varredura, ensaios mecânicos, de intumescimento e de porosimetria. A adição das partículas de biovidro 45S5 foi capaz de afetar todas as propriedades analisadas dos hidrogéis, sendo que para o teor de 4% (m/m) esta influência foi de baixa relevância. Para teores de 8% (m/m) e 12% (m/m) foi possível observar influência mais significativa, sendo que os hidrogéis com estes teores exibiram propriedades mecânicas mais elevadas, apresentando também cinética de intumescimento maior porém com estabilização em um menor grau quando comparados ao hidrogel padrão. Já a porosidade dos hidrogéis apresentou comportamento decrescente de acordo com o aumento do teor de partículas de biovidro 45S5. O tamanho de poros obtidos para todos o hidrogéis estão dentro da faixa de 100 – 300 μm, considerada ideal para a utilização como scaffolds.
A utilização de hidrogéis na área da engenharia tecidual vem ganhando cada vez mais espaço pois estes materiais apresentam características que os assemelham a matriz extracelular. Um biopolímero hidrofílico que vem sendo estudado para a fabricação de hidrogéis é a dextrana, um polissacarídeo de origem bacteriana. Os hidrogéis de dextrana apresentam alta biocompatibilidade, flexibilidade e grande capacidade de absorver e reter água ou fluidos biológicos na sua rede tridimensional formada após sua reticulação. Apesar destas propriedades, os hidrogéis de dextrana demonstram baixas propriedades mecânicas e grande facilidade de deformação, o que limita a aplicação destes materiais na engenharia tecidual de ossos. Para contornar estes problemas, uma alternativa é a adição de partículas de biovidro a estes hidrogéis. Os biovidros são materiais cerâmicos que apresentam alta biocompatibilidade e capacidade de osteocondução, conferindo a este material grande capacidade de se ligar a tecidos duros. O trabalho teve como objetivo preparar os hidrogéis de dextrana utilizando o agente reticulante N, N’ – metilenobisacrilamida com a adição de diferentes teores de biovidro 45S5, além de caracterizá-los e realizar a análise da influência das partículas de biovidro 45S5 nas propriedades morfológicas, mecânicas e de intumescimento dos hidrogéis de dextrana. Os hidrogéis preparados com diferentes teores de biovidro 45S5 foram caracterizados através de microscopia eletrônica de varredura, ensaios mecânicos, de intumescimento e de porosimetria. A adição das partículas de biovidro 45S5 foi capaz de afetar todas as propriedades analisadas dos hidrogéis, sendo que para o teor de 4% (m/m) esta influência foi de baixa relevância. Para teores de 8% (m/m) e 12% (m/m) foi possível observar influência mais significativa, sendo que os hidrogéis com estes teores exibiram propriedades mecânicas mais elevadas, apresentando também cinética de intumescimento maior porém com estabilização em um menor grau quando comparados ao hidrogel padrão. Já a porosidade dos hidrogéis apresentou comportamento decrescente de acordo com o aumento do teor de partículas de biovidro 45S5. O tamanho de poros obtidos para todos o hidrogéis estão dentro da faixa de 100 – 300 μm, considerada ideal para a utilização como scaffolds.
Descrição
Citação
Nogueira, Iury Araújo. Produção e caracterização de hidrogéis de dextrana/biovidro para engenharia tecidual de ossos. Trabalho de conclusão de curso (graduação em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Paulo, Instituto de Ciência e Tecnologia, 2019.