Desenvolvimento de matrizes de colágeno/nanohidroxiapatita contendo extratos vegetais para regeneração óssea

dc.contributorUniversidade de São Paulo
dc.contributor.author1
dc.date.issued2020-05-26
dc.description.abstract<span style=\"font-weight: 400;\">A engenharia de tecido &oacute;sseo busca o desenvolvimento de matrizes que tenham composi&ccedil;&atilde;o, nanoestrutura e resposta biol&oacute;gica semelhante ao tecido &oacute;sseo natural. Sendo o osso composto por col&aacute;geno do tipo I, a prote&iacute;na fibrosa mais abundante do corpo humano, e hidroxiapatita, uma biocer&acirc;mica com propriedades bioativas e osteocondutoras, foram preparadas matrizes utilizando esses biomateriais afim de se obter um material poroso com potencialidade de uso como agente de reconstru&ccedil;&atilde;o de tecido &oacute;sseo. O col&aacute;geno ani&ocirc;nico (C) foi obtido a partir da hidrolise alcalina da serosa porcina e a nanohidroxiapatita (nHA) foi sintetizada a partir de brometo de cetrim&ocirc;nio, K<span style=\"font-weight: 400;\">2<span style=\"font-weight: 400;\">HPO<span style=\"font-weight: 400;\">4<span style=\"font-weight: 400;\"> e CaCl<span style=\"font-weight: 400;\">2. <span style=\"font-weight: 400;\">&nbsp;Extratos de semente de uva (P), casca de rom&atilde; (R) e casca de jabuticaba (J) foram utilizados como fonte de flavonoides, que apresentam propriedades bactericidas, antioxidantes, anti-inflamat&oacute;rias e capacidade de ser utilizado como agente reticulante. Assim, foram preparadas oito matrizes denominadas C, CP, CR, CJ, CnHA, CnHAP, CnHAR e CnHAJ, caracterizadas por DSC (calorimetria explorat&oacute;ria diferencial), para se avaliar a temperatura de desnatura&ccedil;&atilde;o do col&aacute;geno<span style=\"font-weight: 400;\">,<span style=\"font-weight: 400;\"> MEV (microscopia eletr&ocirc;nica de varredura), ensaios de porosidade por imers&atilde;o em etanol, cin&eacute;tica de absor&ccedil;&atilde;o de tamp&atilde;o fosfato salino (PBS), degrada&ccedil;&atilde;o via colagenase e ensaios de atividade antimicrobiana e citotoxicidade. O col&aacute;geno foi caracterizado por DSC e por espectroscopia na regi&atilde;o do infravermelho (FTIR), a nanohidroxiapatita por espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDX) para se avaliar a raz&atilde;o Ca/P, por MEV, por difra&ccedil;&atilde;o de raios-X (DRX), FTIR e ensaios de citotoxicidade. Os extratos por an&aacute;lises de FTIR e foram caracterizados frente sua citotoxicidade, a&ccedil;&atilde;o e concentra&ccedil;&atilde;o de flavonoides totais por espectroscopia na regi&atilde;o ultravioleta-vis&iacute;vel (Uv-vis). A partir disso, observou-se que o extrato de semente de uva apresentou a menor concentra&ccedil;&atilde;o bactericida m&iacute;nima, sendo de 250 &micro;g mL<span style=\"font-weight: 400;\">-1<span style=\"font-weight: 400;\"> e os tr&ecirc;s extratos atuaram como agentes reticulantes do biopol&iacute;mero, aumentando sua resist&ecirc;ncia enzim&aacute;tica e estabilidade t&eacute;rmica. Foi obtida a hidroxiapatita dentro da escala nanom&eacute;trica e com raz&atilde;o Ca/P igual a 1,60 &plusmn; 0,03. Em rela&ccedil;&atilde;o a atividade antimicrobiana apenas a matriz CR apresentou atividade e, dentro da faixa de concentra&ccedil;&otilde;es testadas, os extratos apresentaram citotoxicidade e a nanohidroxiapatita um aumento na viabilidade celular. As matrizes apresentaram porosidade e tamanho de poros adequados para crescimento &oacute;sseo, sendo que em per&iacute;odos de 24 h apresentam viabilidade celular superior a 70% e em per&iacute;odos de 48 h as matrizes CR, CnHAP, CnHAR e CnHAJ apresentaram citotoxicidade. At&eacute; o momento, conclui-se que apenas as matrizes C, CP, CJ e CnHA poderiam ser utilizadas como biomaterial para regenera&ccedil;&atilde;o de tecido &oacute;sseo, podendo ser utilizadas para a etapa <span style=\"font-weight: 400;\">in vivo<span style=\"font-weight: 400;\">.
dc.description.abstract<span style=\"font-weight: 400;\">Bone tissue engineering aims the development of scaffolds that have composition, nanostructure and biological response similar to natural bone tissue. Once bone is composed of type I collagen, the most abundant fibrous protein in the human body and hydroxyapatite, a bioceramic with bioactive and osteoconductive properties, scaffolds were prepared using these biomaterials in order to obtain a porous material with potential for reconstruction of bone tissue. Anionic collagen (C) was obtained from alkaline hydrolysis of serous porcine and nanohydroxyapatite (nHA) was synthesized from cetrimonium bromide, K<span style=\"font-weight: 400;\">2<span style=\"font-weight: 400;\">HPO<span style=\"font-weight: 400;\">4<span style=\"font-weight: 400;\"> and CaCl<span style=\"font-weight: 400;\">2<span style=\"font-weight: 400;\">. Grape seed extracts (P), pomegranate peel extract (R) and jabuticaba peel extract (J) were used as a source of flavonoids, which have bactericidal, antioxidant, anti-inflammatory properties and ability to be used as crosslinker. Thus, eight scaffolds named C, CP, CR, CJ, CnHA, CnHAP, CnHAR and CnHAJ were prepared and characterized by DSC (differential exploratory calorimetry) to evaluate collagen denaturation temperature, SEM (scanning electron microscopy), ethanol immersion porosity assays, saline phosphate buffer (PBS) absorption kinetics, collagenase degradation assays, antimicrobial activity and cytotoxicity assays. Collagen was characterized by DSC and infrared spectroscopy (FTIR), nanohydroxyapatite by energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) to evaluate the Ca/P ratio, by SEM, by X-ray diffraction (XRD), FTIR and cytotoxicity assays. The extracts were analyzed by FTIR, cytotoxicity assay and total flavonoids concentration by ultraviolet-visible spectroscopy (Uv-vis). It was observed that the grape seed extract presented the lowest minimum bactericidal concentration, being 250 &micro;g mL<span style=\"font-weight: 400;\">-1<span style=\"font-weight: 400;\"> and the three extracts acted as biopolymer crosslinking agents, increasing its enzymatic resistance and thermal stability. Hydroxyapatite was obtained within the nanometer scale and Ca/P ratio equal to <span style=\"font-weight: 400;\"><br /><span style=\"font-weight: 400;\">1.60 &plusmn; 0.03. Only CR scaffold presented antimicrobial activity and all extracts showed cytotoxicity at the concentrations tested, while nanohydroxyapatite increased cell viability. The scaffolds presented porosity and pore size appropriate for bone growth. After 24 h of incubation, they presented high cell viability (more than 70%) and after 48 h the CR, CnHAP, CnHAR and CnHAJ presented cytotoxicity. It can be concluded that only matrices C, CP, CJ and CnHA could be used as biomaterial for bone tissue regeneration and for the in vivo tests step.
dc.formatapplication/pdf
dc.identifier.doi10.11606/D.75.2020.tde-19052020-150809
dc.identifier.urihttp://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-19052020-150809/
dc.languagept
dc.rights.holder1
dc.subjectcolágeno
dc.subjectflavonoide
dc.subjectnanohidroxiapatita
dc.subjectregeneração óssea
dc.subjectbone regeneration
dc.subjectcollagen
dc.subjectflavonoid
dc.subjectnanohydroxyapatite
dc.titleDesenvolvimento de matrizes de colágeno/nanohidroxiapatita contendo extratos vegetais para regeneração óssea
dc.title.alternativeDevelopment of collagen/nanohydroxyapatite scaffolds containing plant extract for bone regeneration
dc.typeDissertação de Mestrado
usp.advisorPlepis, Ana Maria de Guzzi
usp.date.defense2020-02-14
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