Registro fonte: Desenvolvimento e caracterização de hidrogéis de gelatina/tanino amino-funcionalizado para aplicações como suportes porosos na área biomédica

Desenvolvimento e caracterização de hidrogéis de gelatina/tanino amino-funcionalizado para aplicações como suportes porosos na área biomédica

This work proposes for the first time the preparation of physical hydrogels based on gelatin (GE) and an amino-functionalized condensed tannin derivative (commercially called tanfloc; TN). Firstly, before preparing the hydrogels, TN solution (5% w/v) was purified by the dialysis process (5 days). It...

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Autor principal:	Bezerra, Ewerton de Oliveira Teotônio
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2019
Assuntos:	Compostos poliméricos Materiais porosos Biocompatibilidade Taninos Engenharia biomédica Polymeric composites Porous materials Biocompatibility Tannins Biomedical engineering CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA Materiais
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4046
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id	riut-1-4046
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spelling	riut-1-40462019-05-11T06:00:42Z Desenvolvimento e caracterização de hidrogéis de gelatina/tanino amino-funcionalizado para aplicações como suportes porosos na área biomédica Development and characterization of gelatin/amino-functionalized hydrogels for applications as porous supports in the biomedical area Bezerra, Ewerton de Oliveira Teotônio Martins, Alessandro Francisco http://lattes.cnpq.br/6465172583349458 Vilsinsk, Bruno Henrique http://lattes.cnpq.br/5840488284147195 Martins, Alessandro Francisco Nunes, Cátia Santos Bonafé, Elton Gunterdorfer Compostos poliméricos Materiais porosos Biocompatibilidade Taninos Engenharia biomédica Polymeric composites Porous materials Biocompatibility Tannins Biomedical engineering CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA Materiais This work proposes for the first time the preparation of physical hydrogels based on gelatin (GE) and an amino-functionalized condensed tannin derivative (commercially called tanfloc; TN). Firstly, before preparing the hydrogels, TN solution (5% w/v) was purified by the dialysis process (5 days). It has been found that TN is primarily formed by oligomers (molar weight < 12 kDa). It was also confirmed by means of scanning electron microscopy (SEM), coupled to an X-ray dispersive energy detector (EDS), infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), that the as-received TN presents chloride, calcium and potassium ions as impurities in its composition. The structure of the commercial TN is compact, organized and spherical, whereas the purified TN shows a brittle structure without organization. The dialyzed TN solution was used to prepare the GE/TN hydrogels. Aqueous solutions of GE and TN were mixed (50 °C) to design stable blends. Then, GE/TN blends were conditioned at 4 °C (24 h). Afterward, thermosensitive GE/TN hydrogels were obtained for the first time, being the gelling temperatures of the hydrogels determined by measurements of the storage modulus (G') as a function of the temperature. GE/TN hydrogels were characterized by rheological tests, FTIR, XPS and SEM. Rheological tests revealed that the hydrogels had a sol-gel temperature above the human body temperature (37 °C). SEM images showed a morphology with interconnected pores, which are irregularly distributed on the hydrogel surfaces. The GE90/TN10 sample (formed from a blend composed of 90 vol% GE (4.0% w/v) and 10 vol% TN) showed antimicrobial activity against Escherichia coli (E. coli) due to the diffusion of TN in the culture plate seeded with the bacterium, while the GE50/TN50 sample (formed from a blend composed of 50 vol% GE (4.0% w/v) and 50 vol% TN) showed no inhibition halo against E. coli. This effect is due to the greater stability of the GE50/TN50 hydrogel in PBS solution for up to 7 days. Because of this property, this physical hydrogel was applied as a scaffold matrix to promote adhesion and proliferation of bone mesenchymal stem cells (BMSCs). The GE50/TN50 hydrogel presented cytocompatibility with BMSCs. Furthermore, fluorescence and SEM images revealed that the GE50/TN50 hydrogel acted as scaffold, because within 7 days the matrix promoted fixation, proliferation and spreading of BMSCs on its surface. This material based on GE and TN presents can have a potential application in the tissue engineering field, acting as a scaffold matrix. Este trabalho propõe pela primeira vez o preparo de hidrogéis físicos a base de gelatina (GE) e um derivado de tanino condensado amino-funcionalizado (comercialmente denominado de tanfloc; TN). Inicialmente, antes de preparar os hidrogéis, solução de TN (5% m/v) foi purificada por meio do processo de diálise (5 dias). Verificou-se que o TN é formado principalmente por oligômeros (massa molar < 12 kDa). Ainda, confirmou-se por meio das técnicas de microscopia eletrônica de varredura (SEM), acoplado a um detector de energia dispersiva de raio-X (EDS) e espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), que o TN como recebido, apresenta íons cloreto, cálcio e potássio como impurezas em sua composição. A estrutura do TN comercial apresenta-se compacta, organizada e esférica, enquanto o TN purificado evidenciou uma estrutura frágil sem organização. A solução de TN dialisada foi utilizada para preparar os hidrogéis GE/TN. Soluções aquosas de GE e TN foram misturadas (50°C) para conceber blendas estáveis. Então, as blendas GE/TN foram acondicionadas a 4°C (24 h). Após, foram obtidos pela primeira vez hidrogéis GE/TN termossensíveis, sendo a temperatura de gelificação dos hidrogéis determinada por medidas do módulo de armazenamento (G’) em função da temperatura. Os hidrogéis GE/TN foram caracterizados por meio de ensaios reológicos, espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS) e SEM. Os ensaios reológicos revelaram que os hidrogéis apresentam temperatura sol-gel acima da temperatura do corpo humano (37°C). Imagens SEM mostraram uma morfologia com poros interconectados, distribuídos de forma irregular na superfície dos materiais. A amostra GE90/TN10 (formada por meio de uma blenda com 90 vol% de GE (4,0% m/v) e 10 vol% de TN) apresentou atividade antimicrobiana contra Escherichia coli (E. coli) devido à difusão de TN na placa de cultura do microrganismo, enquanto que a amostra GE50/TN50 (formada por meio de uma blenda com 50 vol% de GE (4,0% m/v) e 50 vol% de TN) não apresentou halo de inibição contra E. coli. Este efeito se deve à maior estabilidade do hidrogel GE50/TN50 em solução PBS por até 7 dias. Devido à essa propriedade, esse hidrogel físico foi aplicado como matriz scaffold para promover adesão e proliferação de células tronco mesenquimais do tecido ósseo (BMSCs). O hidrogel GE50/TN50 apresentou citocompatibilidade com células BMSCs. Ainda, imagens de fluorescência e SEM revelaram que o hidrogel GE50/TN50 atuou como scaffold, pois em 7 dias, a matriz promoveu fixação, proliferação e o espalhamento de células BMSCs em sua superfície. Esse material a base de GE e TN apresenta potencial aplicação na área de engenharia de tecidos, atuando como matriz scaffold. 2019-05-10T20:52:19Z 2022-04-05 2019-05-10T20:52:19Z 2019-04-04 masterThesis BEZERRA, Ewerton de Oliveira Teotônio. Desenvolvimento e caracterização de hidrogéis gelatina/tanino amino-funcionalizado para aplicações como suportes porosos na área biomédica. 2019. 76 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2019. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4046 por embargoedAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Londrina Brasil Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais UTFPR
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description	This work proposes for the first time the preparation of physical hydrogels based on gelatin (GE) and an amino-functionalized condensed tannin derivative (commercially called tanfloc; TN). Firstly, before preparing the hydrogels, TN solution (5% w/v) was purified by the dialysis process (5 days). It has been found that TN is primarily formed by oligomers (molar weight < 12 kDa). It was also confirmed by means of scanning electron microscopy (SEM), coupled to an X-ray dispersive energy detector (EDS), infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), that the as-received TN presents chloride, calcium and potassium ions as impurities in its composition. The structure of the commercial TN is compact, organized and spherical, whereas the purified TN shows a brittle structure without organization. The dialyzed TN solution was used to prepare the GE/TN hydrogels. Aqueous solutions of GE and TN were mixed (50 °C) to design stable blends. Then, GE/TN blends were conditioned at 4 °C (24 h). Afterward, thermosensitive GE/TN hydrogels were obtained for the first time, being the gelling temperatures of the hydrogels determined by measurements of the storage modulus (G') as a function of the temperature. GE/TN hydrogels were characterized by rheological tests, FTIR, XPS and SEM. Rheological tests revealed that the hydrogels had a sol-gel temperature above the human body temperature (37 °C). SEM images showed a morphology with interconnected pores, which are irregularly distributed on the hydrogel surfaces. The GE90/TN10 sample (formed from a blend composed of 90 vol% GE (4.0% w/v) and 10 vol% TN) showed antimicrobial activity against Escherichia coli (E. coli) due to the diffusion of TN in the culture plate seeded with the bacterium, while the GE50/TN50 sample (formed from a blend composed of 50 vol% GE (4.0% w/v) and 50 vol% TN) showed no inhibition halo against E. coli. This effect is due to the greater stability of the GE50/TN50 hydrogel in PBS solution for up to 7 days. Because of this property, this physical hydrogel was applied as a scaffold matrix to promote adhesion and proliferation of bone mesenchymal stem cells (BMSCs). The GE50/TN50 hydrogel presented cytocompatibility with BMSCs. Furthermore, fluorescence and SEM images revealed that the GE50/TN50 hydrogel acted as scaffold, because within 7 days the matrix promoted fixation, proliferation and spreading of BMSCs on its surface. This material based on GE and TN presents can have a potential application in the tissue engineering field, acting as a scaffold matrix.
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