Produção De Scaffolds De Poli(3-Hidroxibutirato-Co-3-Hidroxivalerato) Reforçados Com Nanocristais De Celulose Para Engenharia De Tecido
Data
2017-12-15
Autores
Montanheiro, Thais Larissa Do Amaral 
Orientadores
Lemes, Ana Paula
Tipo
Tese de doutorado
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Resumo
This work had as objective the production and characterization of poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) and cellulose nanocrystals (CNC) scaffolds, by thermally induced phase separation (TIPS), for application in the area of tissue engineering. The effect of two modifications on CNC’s surface on the final properties of the scaffolds was evaluated, one of them being acetylation of CNC (CNC-Ac) and the other, the adsorption of polyethylene glycol (CNC-PEG). Both modifications were characterized and confirmed by transmission electron microscopy (TEM), infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), zeta potential and thermogravimetry (TGA). TEM images showed the presence of agglomerates for CNC-Ac and CNC-PEG, confirming the reduction of hydrophilicity. On FTIR were observed new bands confirming the acetylation reaction, but the adsorption of PEG could not be confirmed by FTIR. The crystallinity index, obtained by XRD, was reduced about 12% after acetylation, and 18% after pegylation. Zeta potential of both samples was also changed, in both cases to more positive values. The thermal stability was reduced after both functionalizations, being more affected after the adsorption of PEG. The scaffolds were produced with 6% w/v PHBV/dioxane and using quenching temperature of -43 ± 2 °C. PHBV, PHBV/CNC, PHBV/CNC-Ac and PHBV/CNC-PEG scaffolds were then produced with concentrations of 1, 2 and 3 wt% of CNC, CNC-Ac and CNC-PEG. Morphological analysis showed that the scaffolds presented porous structure and interconnected pores. The introduction of CNC, CNC-Ac and CNC-PEG caused reduction in porosity values due to the changes in the solution behavior during phase separation. It was also detected that the nanoparticles could not be well dispersed in the samples. The addition of CNC, CNC-Ac and CNC-PEG caused, in general, a slight increase in the crystallinity degree the scaffolds. In the uniaxial compression tests were obtained values compatible for application as human articular cartilage, spinal disc, trabecular bone and skin. Gas chromatography analysis showed that there is no residual solvent in the scaffolds, and this result was confirmed by the cell viability assays, which showed lack of cytotoxicity in the samples, and stimulated cell proliferation/activity, with cell viability values above 84%.
Este trabalho teve como objetivo a produção e caracterização de scaffolds de poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV) e nanocristais de celulose (NCC) utilizando a técnica de separação térmica induzida por temperatura (TIPS) e visando aplicações na área de engenharia de tecidos. O efeito de duas modificações na superfície dos NCC nas propriedades finais do scaffold foi avaliado, sendo uma delas a acetilação (NCC-Ac) e a outra a adsorção de cadeias de polietilenoglicol (NCC-PEG). Ambas as modificações foram caracterizadas e confirmadas por microscopia eletrônica de transmissão (TEM), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), difração de raios-X (DRX), medidas de potencial zeta e análise termogravimétrica (TGA). As imagens de TEM mostraram a presença de aglomerados para os NCC-Ac e NCC-PEG, confirmando a redução de hidrofilicidade. Por FTIR, observou-se o surgimento de bandas confirmando a reação de acetilação, porém a adsorção de PEG não pôde ser confirmada por FTIR. O índice de cristalinidade dos NCC, obtido por DRX, foi reduzido em 12% após a acetilação, e em 18% após a adsorção de PEG. O potencial zeta de ambas as amostras também foi alterado, em ambos os casos para valores mais positivos. A estabilidade térmica dos NCC foi reduzida após ambas as funcionalizações, sendo mais afetada após a adsorção de PEG. Os scaffolds foram produzidos com 6% m/v PHBV/dioxano utilizando temperatura de têmpera de - 43 ± 2 °C. Foram então produzidos scaffolds de PHBV, PHBV/NCC, PHBV/NCC-Ac e PHBV/NCC-PEG com concentrações de 1, 2 e 3% (mNCC/mPHBV) de NCC, NCC-Ac e NCC-PEG. A análise morfológica mostrou que os scaffolds produzidos apresentaram estrutura porosa e com poros interconectados. A introdução de NCC, NCC-Ac e NCC-PEG causou redução nos valores de porosidade, devido à alteração no comportamento das soluções durante a separação de fases. Também foi detectado que as nanopartículas não puderam ser bem dispersas nas amostras. A adição de NCC, NCC-Ac e NCC-PEG causou, no geral, um ligeiro aumento no grau de cristalinidade dos scaffolds. Nos ensaios de compressão uniaxial foram obtidos valores de módulo de compressão compatíveis para aplicação como cartilagem articular humana, disco espinal, osso trabecular e pele. A análise de cromatografia gasosa mostrou que não há solvente residual nos scaffolds produzidos, o que foi confirmado pelos ensaios de viabilidade celular, que mostrou que as amostras não apresentam citotoxicidade, e estimulam a proliferação/atividade celular, com valores de viabilidade celular acima de 84%.
Este trabalho teve como objetivo a produção e caracterização de scaffolds de poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV) e nanocristais de celulose (NCC) utilizando a técnica de separação térmica induzida por temperatura (TIPS) e visando aplicações na área de engenharia de tecidos. O efeito de duas modificações na superfície dos NCC nas propriedades finais do scaffold foi avaliado, sendo uma delas a acetilação (NCC-Ac) e a outra a adsorção de cadeias de polietilenoglicol (NCC-PEG). Ambas as modificações foram caracterizadas e confirmadas por microscopia eletrônica de transmissão (TEM), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), difração de raios-X (DRX), medidas de potencial zeta e análise termogravimétrica (TGA). As imagens de TEM mostraram a presença de aglomerados para os NCC-Ac e NCC-PEG, confirmando a redução de hidrofilicidade. Por FTIR, observou-se o surgimento de bandas confirmando a reação de acetilação, porém a adsorção de PEG não pôde ser confirmada por FTIR. O índice de cristalinidade dos NCC, obtido por DRX, foi reduzido em 12% após a acetilação, e em 18% após a adsorção de PEG. O potencial zeta de ambas as amostras também foi alterado, em ambos os casos para valores mais positivos. A estabilidade térmica dos NCC foi reduzida após ambas as funcionalizações, sendo mais afetada após a adsorção de PEG. Os scaffolds foram produzidos com 6% m/v PHBV/dioxano utilizando temperatura de têmpera de - 43 ± 2 °C. Foram então produzidos scaffolds de PHBV, PHBV/NCC, PHBV/NCC-Ac e PHBV/NCC-PEG com concentrações de 1, 2 e 3% (mNCC/mPHBV) de NCC, NCC-Ac e NCC-PEG. A análise morfológica mostrou que os scaffolds produzidos apresentaram estrutura porosa e com poros interconectados. A introdução de NCC, NCC-Ac e NCC-PEG causou redução nos valores de porosidade, devido à alteração no comportamento das soluções durante a separação de fases. Também foi detectado que as nanopartículas não puderam ser bem dispersas nas amostras. A adição de NCC, NCC-Ac e NCC-PEG causou, no geral, um ligeiro aumento no grau de cristalinidade dos scaffolds. Nos ensaios de compressão uniaxial foram obtidos valores de módulo de compressão compatíveis para aplicação como cartilagem articular humana, disco espinal, osso trabecular e pele. A análise de cromatografia gasosa mostrou que não há solvente residual nos scaffolds produzidos, o que foi confirmado pelos ensaios de viabilidade celular, que mostrou que as amostras não apresentam citotoxicidade, e estimulam a proliferação/atividade celular, com valores de viabilidade celular acima de 84%.