Efeitos do calor e da ação microbiana em filmes de PHBV / PP-co-PE aditivados em solo

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Polymeric Systems as Nanodevices for siRNA Delivery

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Langmuir and Langmuir-Blodgett films of a quinoline-fluorene based copolymer

The fabrication of Langmuir-Blodgett (LB) films of synthetic polymers allows the control of molecular architecture in order to optimize physical properties. In this paper, the surface chemistry of a quinoline-fluorene based copolymer spread on the air-water interface is investigated. Surface pressure-area isotherms as well as Polarization-Modulation Infrared Reflection-Absorption Spectroscopy (PM-IRRAS) were employed to characterize the films, which could be transferred to solid supports by the LB technique. Atomic force microscopy as well as UV-Vis and fluorescence spectroscopies have shown a regular deposition of the polymers, and the luminescence properties could be controlled with the number of layers deposited on the solid support. As a result, the photoluminescence of the LB films was considerably higher than that observed for the spin coated film, and the maximum emission peak was shifted to higher energies, which is attributed to the molecular-level interactions within the layer-ordered structure of the LB film. The luminescence response would possibly be tuned to approach the highest level, which allows the films to be employed in future applications in efficient optical devices such as organic light-emitting diodes (OLEDs). (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Differenziamento macrofagico: gli effetti dei polimeri sintetici

Research for new biocompatible and easily implantable materials continuously proposes new molecules and new substances with biological, chemical and physical characteristics, that are more and more adapted to aesthetic and reconstructive surgery and to the development of biomedical devices such as cardiovascular prostheses. Two classes of polymeric biomaterials seem to meet better these requirements: “hydrogels” , which includes polyalkylimide (PAI) and polyvinylalcohol (PVA) and “elastomers”, which includes polyurethanes (PUs). The first ones in the last decade have had a great application for soft tissue augmentation, due to their similarity to this tissue for their high water content, elasticity and oxygen permeability (Dini et al., 2005). The second ones, on the contrary, are widely used in cardiovascular applications (catheters, vascular grafts, ventricular assist devices, total artificial hearts) due to their good mechanical properties and hemocompatibility (Zdrahala R.J. and Zdrahala I.J., 1999). In the biocompatibility evaluation of these synthetic polymers, that is important for its potential use in clinical applications, a fundamental aspect is the knowledge of the polymers cytotoxicity and the effect of their interaction with cells, in particular with the cell populations involved in the inflammatory responses, i.e. monocyte/macrophages. In consideration of what above said, the aim of this study is the comprehension of the in vitro effect of PAI, PVA and PU on three cell lines that represent three different stages of macrophagic differentiation: U937 pro-monocytes, THP-1 monocytes and RAW 264.7 macrophages. Cytotoxicity was evaluated by measuring the rate of viability with MTT, Neutral Red and morphological analysis at light microscope in time-course dependent experiments. The influence of these polymers on monocyte/macrophage activation in terms of cells adhesion, monocyte differentiation in macrophages, antigens distribution, aspecific phagocytosis, fluid-phase endocitosis, pro-inflammatory cytokine (TNF-α, IL-1β, IL-6) and nitric oxide (NO) release was evaluated. In conclusion, our studies have indicated that the three different polymeric biomaterials are highly biocompatible, since they scarcely affected viability of U937, THP-1 and RAW 264.7 cells. Moreover, we have found that even though hydrogels and polyurethane influences monocyte/macrophage differentiation (depending on the particular type of cell and polymer), they are immunocompatible since they not induced significantly high cytokine release. For these reasons their clinical applications are strongly encouraged.

Methodische Entwicklung der MALDI-TOF-Massenspektrometrie für Grenzbereiche der Polymeranalytik

Zusammenfassung der DoktorarbeitDie MALDI-TOF-Massenspektrometrie (Matrix Assisted Laser Desorption and Ionisation–Time Of Flight) ist in der Lage, Moleküle mit einem Molekulargewicht bis zu mehreren Hunderttausend Da intakt in die Gasphase zu überführen. Dabei wird die Fragmentierung des Analyten stark eingeschränkt bzw. gänzlich vermieden. Diese Methode findet daher zunehmend Verwendung für die Charakterisierung von Biopolymeren und synthetischen Polymeren. Ziel dieser Arbeit war, die MALDI-TOF-Massenspektrometrie zur Charakterisierung von Makromolekülen einzusetzen, bei denen die konventionellen polymeranalytischen Methoden nur unzureichende Informationen oder gar falsche bzw. gar keine Ergebnisse liefern. Mittels einer methodischen Entwicklung der MALDI-TOF-Massenspektrometrie gelang es, die bisherigen Grenzen der Methode zu erweitern und neue Anwendungsbereiche der Polymeranalytik aufzuzeigen. Anhand der erzielten Ergebnisse wurden darüber hinaus neue Erklärungsansätze formuliert, die zu einem besseren Verständnis des noch immer ungeklärten MALDI-Prozesses beitragen können. Besonders vielversprechend sind zum einen die Ergebnisse der Fragmentionenanalyse synthetischer Polymere und zum anderen die Charakterisierung von unlöslichen PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons). Die Möglichkeiten und Aussagekraft der Fragmentionenanalyse wurde an synthetischen Polymeren getestet. Mit Hilfe dieser neuen Technik konnte die komplizierte Endgruppenverteilung einer Polycarbonat-Probe sowie die Zusammensetzung eines Poly-para-phenylenethynylen-b-Polyethylenoxid-Diblock-Copolymers eindeutig bestimmen werden, während die konventionellen MALDI-Massenspektren nur über einen wesentlich geringeren Informationsgehalt verfügten. Auf dem Gebiet der Analytik von unlöslichen PAHs wurde mit der Entwicklung einer neuen MALDI-Probenvorbereitung eine Methode gefunden, die über die PAH Analytik hinaus von großem Nutzen ist. Diese erstmalig angewendete Probenvorbereitung unterscheidet sich von den üblichen MALDI-Probenpräparationen, indem sie auf die Beteiligung eines Lösungsmittels vollkommen verzichtet. Damit konnte speziell ein unlöslicher, zuvor nicht nachweisbarer PAH von ca. 2700 Da mit MALDI eindeutig charakterisiert werden.

Strukturbildung durch Selbstorganisation von Oligonukleotiden

Die DNA-Doppelhelix ist eine relativ dicke (Ø ≈ 2 nm), kompakte und dadurch auf kurzen Längenskalen relativ steife Verbindung (lp[dsDNA] ≈ 50-60 nm), mit einer klar definierten Struktur, die durch biologische Methoden sehr präzise manipuliert werden kann. Die Auswirkungen der primären Sequenz auf die dreidimensionale Strukturbildung ist gut verstanden und exakt vorhersagbar. Des Weiteren kann DNA an verschiedenen Stellen mit anderen Molekülen verknüpft werden, ohne dass ihre Selbsterkennung gestört wird. Durch die helikale Struktur besteht außerdem ein Zusammenhang zwischen der Lage und der räumlichen Orientierung von eingeführten Modifikationen. Durch moderne Syntheseverfahren lassen sich beliebige Oligonukleotidsequenzen im Bereich bis etwa 150-200 Basen relativ preiswert im Milligrammmaßstab herstellen. Diese Eigenschaften machen die DNA zu einem idealen Kandidaten zur Erzeugung komplexer Strukturen, die durch Selbsterkennung der entsprechenden Sequenzen gebildet werden. In der hier vorgelegten Arbeit wurden einzelsträngige DNA-Abschnitte (ssDNA) als adressierbare Verknüpfungsstellen eingesetzt, um verschiedene molekulare Bausteine zu diskreten nicht periodischen Strukturen zu verbinden. Als Bausteine dienten flexible synthetische Polymerblöcke und semiflexible Doppelstrang-DNA-Abschnitte (dsDNA), die an beiden Enden mit unterschiedlichen Oligonukleotidsequenzen „funktionalisiert“ sind. Die zur Verknüpfung genutzten Oligonukleotidabschnitte wurden so gewählt (n > 20 Basen), dass ihre Hybridisierung zu einer bei Raumtemperatur stabilen Doppelstrangbildung führt. Durch Kombination der Phosphoramiditsynthese von DNA mit einer festkörpergestützten Blockkopplungsreaktion konnte am Beispiel von Polyethylenoxiden ein sehr effektiver Syntheseweg zur Herstellung von ssDNA1-PEO-ssDNA2-Triblockcopolymeren entwickelt werden, der sich problemlos auf andere Polymere übertragen lassen sollte. Die Längen und Basenabfolgen der beiden Oligonukleotidsequenzen können dabei unabhängig voneinander frei gewählt werden. Somit wurden die Voraussetzungen geschaffen, um die Selbsterkennung von Oligonukleotiden durch Kombination verschiedener Triblockcopolymere zur Erzeugung von Multiblockcopolymeren zu nutzen, die mit klassischen Synthesetechniken nicht zugänglich sind. Semiflexible Strukturelemente lassen sich durch die Synthese von Doppelstrangfragmenten mit langen überstehenden Enden (sticky-ends) realisieren. Die klassischen Ansätze der molekularen Genetik zur Erzeugung von sticky-ends sind in diesem Fall nicht praktikabel, da sie zu Einschränkungen im Bezug auf Länge und Sequenz der überhängenden Enden führen. Als Methode der Wahl haben sich zwei verschiedene Varianten der Polymerase Kettenreaktion (PCR) erwiesen, die auf der Verwendung von teilkomplementären Primern beruhen. Die eigentlichen Primersequenzen wurden am 5´-Ende entweder über ein 2´-Desoxyuridin oder über einen kurzen Polyethylenoxid-Spacer (n = 6) mit einer frei wählbaren „sticky-end-Sequenz“ verknüpft. Mit diesen Methoden sind sowohl 3´- als auch 5´-Überhänge zugänglich und die Länge der Doppelstrangabschnitte kann über einen breiten Molmassenbereich sehr exakt eingestellt werden. Durch Kombination derartiger Doppelstrangfragmente mit den biosynthetischen Triblockcopolymeren lassen sich Strukturen erzeugen, die als Modellsysteme zur Untersuchung verschiedener Biomoleküle genutzt werden können, die in Form eines mehrfach gebrochenen Stäbchens vorliegen. Im letzten Abschnitt wurde gezeigt, dass durch geeignete Wahl der überstehenden Enden bzw. durch Hybridisierung der Doppelstrangfragmente mit passenden Oligonukleotiden verzweigte DNA-Strukturen mit Armlängen von einigen hundert Nanometern zugänglich sind. Im Vergleich zu den bisher veröffentlichten Methoden bietet diese Herangehensweise zwei entscheidende Vorteile: Zum einen konnte der Syntheseaufwand auf ein Minimum reduziert werden, zum anderen ist es auf diesem Weg möglich die Längen der einzelnen Arme, unabhängig voneinander, über einen breiten Molmassenbereich zu variieren.

Synthese und Charakterisierung zylindrischer Poly(2-oxazolin)bürsten als Nanocarrier für Drug Delivery Systeme

Inspiriert durch natürlich vorkommende Peptide, sind Poly(2-oxazoline) vielversprechende Kandidaten für Anwendungen in Bereichen des kontrollierten Wirkstoff- bzw. Gentransportes, wie die moderne Biomedizin dies fordert. Da Polyoxazoline als strukturisomere Amide von natürlichen Polypeptiden aufgefasst werden können, zeigen diese synthetischen Polymere in direktem Vergleich erhebliche Vorteile etwa hinsichtlich Zytotoxizät und Effizienz, was wesentlich dazu beitragen kann, aktuelle Hürden biomedizinischer Fragestellungen hinsichtlich Transport und Targeting zu überwinden. Darüber hinaus sollten zylindrische Polymerbürsten aufgrund ihrer molekularen, architekturbedingten Formanisotropie und jüngsten Ergebnissen insbesondere zur formabhängigen Endozytose sehr aussichtsreiche Kandidaten für den Einsatz zum Wirkstofftransport sein.rnrnDie vorliegende Arbeit widmete sich deshalb der Synthese und Charakterisierung von biokompatiblen zylindrischen Poly(2-oxazolin)bürsten als potentielle Nanotransporter von Wirkstoffen, Biomolekülen oder genetischem Material. Als Monomer wurde zunächst 2-Isopropyloxazolin gewählt, da das Polymer eine Phasenübergangstemperatur von 37 °C besitzt, was für Konjugatsynthesen wie auch diverse biomedizinische Applikationen interessant sein kann. Durch terminierende Methacrylamid Funktionalisierung der lebenden kationischen Oxazolinpolymerisation bzw. nachfolgende Endgruppen Transferreaktionen sind Makromonomere im Bereich 1000-5000 g/mol zugänglich. Erstmals gelang es so 2-Oxazolin basierte, hochmolekulare zylindrische Bürsten mit Konturlängen im Bereich von 250 nm mittels „Grafting Through“ Technik in freier radikalischer Polymerisation herzustellen.rnrnAusgehend von der entwickelten Syntheseroute konnten so neben Homo- und Blockcopolymerbürsten von 2-Ethyl-2-oxazolin und 2-Isopropyl-2-oxazolin auch Bürstenmoleküle aus statistischen Copolymeren von 2-Ethyl-2-oxazolin und unsubstituiertem 2-Oxazolin hergestellt werden. Während letztere die Einführung kationischer Gruppen durch selektivere Abspaltmethoden der Formylreste erlauben und so etwa DNA/RNA Komplexierungen ermöglichen können, bietet andererseits der in dieser Arbeit erstmalig demonstrierte Einsatz Azid-funktionalisierter Initiatoren zur kationischen Oxazolinpolymerisation unter Beibehaltung aller anderen sonstigen Reaktionsschritte auch die Möglichkeit der Synthese Azid-Endgruppen-funktionalisierter Makromonomere. Die „Grafting Through“ Methodik der freien radikalischen Makromonomer Polymerisation ist selbst bei diesen funktionalisierten Systemen von großem Vorteil, erlaubt sie auch hier den Zugang zu hochmolekularen Substraten mit einem Pfropfungs- bzw. Funktionalisierungsgrad von 100 %, da jede Seitenkette dieser zylindrischen Bürsten die aussenliegende, und damit sterisch leichter zugängliche funktionale Gruppe trägt. Dabei gelang es die Syntheseroute so zu gestalten, dass es möglich war alle vorgestellten Polymerbürsten mittels statischer und dynamischer Lichtstreuung hinsichtlich absoluter Molmasse und molekularer Dimension zu charakterisieren.rnIn weitereren Reaktionen konnten dann reaktive Fluoreszenzfarbstoffe mit Hilfe kupferfreier 1,3 dipolarerer Addition (kupferfreie „Click-Chemie“) an die Azid-funktionalisierten Polymerbürsten angebunden werden, so dass eine wesentliche Voraussetzung für die Detektion in in vivo und in vitro Experimenten erfüllt werden kann. Darüber hinaus gelingt die quantitative polymeranaloge Umsetzung der Azid- zu Aminogruppen durch eine polymeranalog geführte Reduktion nach Staudinger; damit können an diesen Systemen auch etablierte Konjugationstechniken an Aminogruppen durchgeführt werden. Zudem erlauben die Aminogruppen-haltigen Polymerbürsten durch Protonierung schon bei physiologischem pH die Komplexierung von DNA oder RNA. rnrnErste Lichtstreumessungen in Blutserum zeigen im Falle der kationischen Aminogruppen tragenden Polymerbürsten zwar Aggregation, was aber durch entsprechende Umsetzung nach Konjugation wahrscheinlich unterdrückt werden kann, zeigen doch die entsprechenden Precursorpolymerbürsten mit Azidgruppen in Serum keinerlei Aggregation.rnrnZellaufnahmestudien in dendritische Zellen zeigen nur im Falle einer Azid-funktionalisierten Poly(2-isopropyl-2-oxazolin)bürste eine unspezifische Aufnahme. Die hydrophileren Poly(2-oxazolin)bürsten weise keine unspezifische Aufnahme auf, was eine wichtige Anfoderung für die Verwendung als Polymercarrier in der Krebsimmuntherapie ist.rn

Functional polymer based nanoparticles : development of defined complex structures as basis for in-vitro and in-vivo applications

In Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein neuartiger Zugang zu einer Vielzahl von Polymerstrukturen auf Basis des klinisch zugelassenen Polymers Poly(N-(2-Hydroxypropyl)-methacrylamide) (PHPMA) entwickelt. Der synthetische Zugang beruht zum einen auf der Verwendung von Reaktivesterpolymeren und zum anderen auf der Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer (RAFT) Polymerisationsmethode. Diese Form einer kontrollierten radikalischen Polymerisation ermöglichte es, neben der Synthese von besser definierten Homopolymeren auch statistische und Blockcopolymere herzustellen. Die Reaktivesterpolymere können durch einfache Aminolyse in HPMA-basierte Systeme überführt werden. Somit können sie als eine vielversprechende Basis zur Synthese von umfangreichen Polymerbibliotheken angesehen werden. Die hergestellten Polymere kombinieren verschiedene Funktionalitäten bei konstantem Polymerisationsgrad. Dies ermöglicht eine Optimierung auf eine gezielte Anwendung hin ohne den Parameter der Kettenlänge zu verändern.rnIm weiteren war es durch Verwendung der RAFT Polymerisation möglich partiell bioabbaubare Blockcopolymere auf Basis von Polylactiden und HPMA herzustellen, in dem ein Kettentransferreagenz (CTA) an ein wohl definiertes Polylactid Homopolymer gekoppelt wurde. Diese Strukturen wurden in ihrer Zusammensetzung variiert und mit Erkennungsstrukturen (Folaten) und markierenden Elementen (Fluoreszenzfarbstoffe und +-emittierenden Radionukleide) versehen und im weiteren in vitro und in vivo evaluiert.rnAuf Grund dieser Errungenschaften war es möglich den Einfluss der Polymermikrostruktur auf das Aggregationsverhalten hin mittel Lichtstreuung und Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie zu untersuchen. Es konnte gezeigt werden, dass erst diese Informationen über die Überstrukturbildung die Kinetik der Zellaufnahme erklären können. Somit wurde die wichtige Rolle von Strukturwirkungsbeziehungen nachgewiesen.rnSomit konnte neben der Synthese, Charakterisierung und ersten biologischen Evaluierungen ein Beitrag zum besseres Verständnis zur Interaktion von polymeren Partikeln mit biologischen Systemen geleistet werden.

Efficient transfer of genetic material into mammalian cells using Starburst polyamidoamine dendrimers.

Starburst polyamidoamine dendrimers are a new class of synthetic polymers with unique structural and physical characteristics. These polymers were investigated for the ability to bind DNA and enhance DNA transfer and expression in a variety of mammalian cell lines. Twenty different types of polyamidoamine dendrimers were synthesized, and the polymer structure was confirmed using well-defined analytical techniques. The efficiency of plasmid DNA transfection using dendrimers was examined using two reporter gene systems: firefly luciferase and bacterial beta-galactosidase. The transfections were performed using various dendrimers, and levels of expression of the reporter protein were determined. Highly efficient transfection of a broad range of eukaryotic cells and cell lines was achieved with minimal cytotoxicity using the DNA/dendrimer complexes. However, the ability to transfect cells was restricted to certain types of dendrimers and in some situations required the presence of additional compounds, such as DEAE-dextran, that appeared to alter the nature of the complex. A few cell lines demonstrated enhanced transfection with the addition of chloroquine, indicating endosomal localization of the complexes. The capability of a dendrimer to transfect cells appeared to depend on the size, shape, and number of primary amino groups on the surface of the polymer. However, the specific dendrimer most efficient in achieving transfection varied between different types of cells. These studies demonstrate that Starburst dendrimers can transfect a wide variety of cell types in vitro and offer an efficient method for producing permanently transfected cell lines.

Macro and micro plastics in an urbanized and non-urbanized fjord estuary in the Northeast Pacific Ocean

Senior thesis written for Oceanography 445

Cellular interaction with novel biomaterials

The objective of this thesis is to report the behaviour of mammalian cells with biocompatible synthetic polymers with potential for applications to the human body. Composite hydrogel materials were tested as possible keratoprosthetic devices. It was found that surface topography is an important consideration, pores, channels and fibres exposed on the surface of the hydrogels tested can have significant effects on the extent of cell adheson and proliferation. It is recommended that the core component is fabricated out of one of the following to provide a non cell adhesive base; A8, A11, A13, A22, A23. The haptic periphery fabricated out of one of the following would provide a cell adhesive composite; A16, A30, A33, A37, A38, A42, A43, A44. The presence of vitronectin in the ocular tissue appears to lead to higher cell adhesion to the posterior surface of a contact lens when compared to the anterior surface. Group IV contact lenses adhere more cells than Group II contact lenses - this may indicate that more protein (including vitronectin) is able to adhere to the contact lens due to the Group IV contact lenses high water content and ionic hydrogel matrix. Artificial lung surfactant analogues were found to be non cytotoxic but also decreased cell proliferation when tested at higher concentrations. Poly(lysine ethyl ester adipamide) [PLETESA] had the most favourable response on cell proliferation and commercial styrene/maleic anhydride (pMA/STY sp2) the most pronounced inhibitory response. The mode of action that decreases cell proliferation appears to be through membrane destabilization. Tissue culture well plates coated with PLETESA allowed cells to adhere in a concentration dependent manner, multilaminar liposomes possibly of PLETESA were observed in solution in PLETESA coated wells. Polyhydroxybutryate (PHB) and polyhydroxyvalerate (PHV) blends that contained hydroxyapatite were found to be the most cell adhesive material of those materials tested. The blends that were most susceptible to degradation adhered the most cells in initial stages of degradation. The initial slight increase in cell adhesion may be due to the increased rugosity of the material. As the degradation continued the number of cells adhering to the samples decreased, this may indicate that the polarity was inhibitory to cell adhesion during the later stages of degradation.

Lipoidal species in ocular spoilation processes

Tear component deposition onto contact lenses is termed `spoilation' and occurs due to the interaction of synthetic polymers with their biological fluid environment. Spoilation phenomena alter the physico-chemical properties of hydrophilic contact lenses, diminishing the optical properties of the lens; causing discomfort and complications for the wearer. Eventually these alterations render the lens unwearable. The primary aim of this interdisciplinary study was to develop analytical techniques capable of analysing the minute quantities of biological deposition involved, in particular the lipid fraction. Prior to this work such techniques were unavailable for single contact lenses. It is envisaged that these investigations will further the understanding of this biological interfacial conversion. Two main analytical techniques were developed: a high performance liquid chromatography (HPLC) technique and fluorescence spectrofluorimetry. The HPLC method allows analysis of a single contact lens and provided previously unavailable valuable information about variations in the lipid profiles of deposited contact lenses and patient tear films. Fluorescence spectrophotofluorimetry is a sensitive non-destructive technique for observing changes in the fluorescence intensity of biological components on contact lenses. The progression and deposition of tear materials can be monitored and assessed for both in vivo and in vitro spoiled lenses using this technique. An improved in vitro model which is comparable to tears and chemically mimics ocular spoilation was also developed. This model allows the controlled study of extrinsic factors and hydrogel compositions. These studies show that unsaturated tear lipids, probably unsaturated fatty acids, are involved in the interfacial conversion of hydrogel lenses, rendering them incompatible with the ocular microenvironment. Lipid interaction with the lens surface then facilitates secondary deposition of other tear components. Interaction, exchange and immobilisation (by polymerisation) of the lipid layer appears to occur before the final and rapid growth of more complex, insoluble discrete deposits, sometimes called `white spots'.

Recent developments in particulate-based vaccines

Vaccines remain a key tool in the defence against major diseases. However, in the development of vaccines a trade off between safety and efficacy is required with newer vaccines, based on sub-unit proteins and peptides, displaying improved safety profiles yet suffering from low efficacy. Adjuvants can be employed to improve their potency, but currently there are only a limited number of adjuvant systems licensed for clinical use. Of the new adjuvants being investigated, particulate systems offer several advantages including: passive targeting to the antigen-presenting cells within the immune system, protection against adjuvant degradation, and ability for sustained antigen release. There has been a range of particulate vaccine delivery systems outlined in recent patents including polymer-based microspheres (which are generally more focused on the use of synthetic polymers, in particular the polyesters) and surfactant-based vesicles. Within these formulations, several patented systems are exploiting the use of cationic lipids which, despite their limitations in gene therapy, clearly offer strong potential as adjuvants. Within this review, the current range of particulate system technologies being investigated as potential adjuvants are discussed with regard to both their respective advantages and the potential hurdles which must be overcome for such systems to be converted into successful pharmaceutical products.

Decellularization of bovine corneas for tissue engineering applications

Scaffolds derived from processed tissues offer viable alternatives to synthetic polymers as biological scaffolds for regenerative medicine. Tissue-derived scaffolds provide an extracellular matrix (ECM) as the starting material for wound healing and the functional reconstruction of tissues, offering a potentially valuable approach for the replacement of damaged or missing tissues. Additionally, acellular tissue may provide a natural microenvironment for host-cell migration and the induction of stem cell differentiation to contribute to tissue regeneration. There are a number of processing methods that aim to stabilize and provide an immunologically inert tissue scaffold. Furthermore, these tissue-processing methods can often be applied to xenogenic transplants because the essential components of the ECM are often maintained between species. In this study, we applied several tissue-processing protocols to the cornea in order to obtain a decellularized cornea matrix that maintained the clarity and mechanical properties of the native tissue. Histology, mechanical testing and electron microscopy techniques were used to assess the cell extraction process and the organization of the remaining ECM. In vitro cell seeding experiments confirmed the processed corneas’ biocompatibility.

Non-invasive methodology for the identification of plastic pieces in museum environment – a novel approach

The preservation of modern and contemporary art and costume collections in museums requires a complete understanding of their constituent materials which are often synthetic or semi-synthetic polymers. An extraordinary amount of quality information can be gained from instrumental techniques, but some of them have the disadvantage of being destructive. This paper presents a new totally integrated non-invasive methodology, for the identification of polymers and their additives, on plastic artefacts in museums. NMR (nuclear magnetic resonance) and in-situ FTIR-ATR (attenuated total reflection infrared spectroscopy) combination allowed the full characterization of the structure of thesematerials and correct identification of each one. The NMR technique applied to leached surface exudates identified unequivocally a great number of additives, exceeding the Py–GC–MS analysis of micro-fragments in number and efficiency. Additionally, in-situ FTIR-ATR provided exactly the same information of the destructive μ-FTIR about the polymer structure and confirmed the presence of some additives. Eight costume pieces (cosmetic boxes and purses), dating to the beginning of the 20th century and belonging to the Portuguese National Museum of Costume and Fashion, were correctly identified with this new integrated methodology, as beingmade of plastics derived fromcellulose acetate or cellulose nitrate polymers, contradicting the initial information that these pieces were made of Bakelite. The identification of a surprisingly large number of different additives forms an added value of this methodology and opens a perspective of a quick and better characterization of plastic artefacts in museum environments.