Development of hyaluronic acid, dextrin and extracellular matrix hydrogels for cell expansion

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Engenharia Clínica)

Single-function approach to calibrating whatman n.º 42 filter paper based on suction versus water content relationships

Several suction–water-content (s-w) calibrations for the filter paper method (FPM) used for soil-suction measurement have been published. Most of the calibrations involve a bilinear function (i.e., two different equations) with an inflection point occurring at 60 kPa

Effect of acid or alkaline catalyst and of different capping agents on the optical properties of CdS nanoparticles incorporated within a diureasil hybrid matrix

CdS nanoparticles (NPs) were synthesized using colloidal methods and incorporated within a diureasil hybrid matrix. The surface capping of the CdS NPs by 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTMS) and 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) organic ligands during the incorporation of the NPs within the hybrid matrix has been investigated. The matrix is based on poly(ethylene oxide)/poly(propylene oxide) chains grafted to a siliceous skeleton through urea bonds and was produced by sol–gel process. Both alkaline and acidic catalysis of the sol–gel reaction were used to evaluate the effect of each organic ligand on the optical properties of the CdS NPs. The hybrid materials were characterized by absorption, steady-state and time-resolved photoluminescence spectroscopy and High Resolution Transmission Electron Microscopy (HR-TEM). The preservation of the optical properties of the CdS NPs within the diureasil hybrids was dependent on the experimental conditions used. Both organic ligands (APTMS and MPTMS) demonstrated to be crucial in avoiding the increase of size distribution and clustering of the NPs within the hybrid matrix. The use of organic ligands was also shown to influence the level of interaction between the hybrid host and the CdS NPs. The CdS NPs showed large Stokes shifts and long average lifetimes, both in colloidal solution and in the xerogels, due to the origin of the PL emission in surface states. The CdS NPs capped with MPTMS have lower PL lifetimes compared to the other xerogel samples but still larger than the CdS NPs in the original colloidal solution. An increase in PL lifetimes of the NPs after their incorporation within the hybrid matrix is related to interaction between the NPs and the hybrid host matrix.

Biological behaviour of thin films consisting of Au nanoparticles dispersed in a TiO2 dielectric matrix

In this work it was studied the possible use of thin films, composed of Au nanoparticles (NPs) embedded in a TiO2 matrix, in biological applications, by evaluating their interaction with a well-known protein, Bovine Serum Albumin (BSA), as well as with microbial cells (Candida albicans). The films were produced by one-step reactive DC magnetron sputtering followed by heat-treatment. The samples revealed a composition of 8.3 at.% of Au and a stoichiometric TiO2 matrix. The annealing promoted grain size increase of the Au NPs from 3 nm (at 300 °C) to 7 nm (at 500 °C) and a progressive crystallization of the TiO2 matrix to anatase. A broad localized surface plasmon resonance (LSPR) absorption band (λ = 580–720 nm) was clearly observed in the sample annealed at 500 °C, being less intense at 300 °C. The biological tests indicated that the BSA adhesion is dependent on surface nanostructure morphology, which in turn depends on the annealing temperature that changed the roughness and wettability of the films. The Au:TiO2 thin films also induced a significant change of the microbial cell membrane integrity, and ultimately the cell viability, which in turn affected the adhesion on its surface. The microstructural changes (structure, grain size and surface morphology) of the Au:TiO2 films promoted by heat-treatment shaped the amount of BSA adhered and affected cell viability.

Acetylated bacterial cellulose coated with urinary bladder matrix as a substrate for retinal pigment epithelium

This work evaluated the effect of acetylated bacterial cellulose (ABC) substrates coated with urinary bladder matrix (UBM) on the behavior of Retinal Pigment Epithelium (RPE), as assessed by cell adhesion, proliferation and development of cell polarity exhibiting transepithelial resistance and polygonal shaped-cells with microvilli. Acetylation of bacterial cellulose (BC) generated a moderate hydrophobic surface (around 65°) while the adsorption of UBM onto these acetylated substrates did not affect significantly the surface hydrophobicity. The ABS substrates coated with UBM enabled the development of a cell phenotype closer to that of native RPE cells. These cells were able to express proteins essential for their cytoskeletal organization and metabolic function (ZO-1 and RPE65), while showing a polygonal shaped morphology with microvilli and a monolayer configuration. The coated ABC substrates were also characterized, exhibiting low swelling effect (between 1.52.0 swelling/mm3), high mechanical strength (2048 MPa) and non-pyrogenicity (2.12 EU/L). Therefore, the ABC substrates coated with UBM exhibit interesting features as potential cell carriers in RPE transplantation that ought to be further explored.

Investigating a galactomannan gel obtained from Cassia grandis seeds as immobilizing matrix for Cramoll lectin

Characterization, with emphasis on the rheological properties, of Cassia grandis seeds galactomannan gel containing immobilized Cramoll 1,4 is presented. The gels, with and without immobilized Cramoll 1,4, were evaluated along time by rheometry, pH, color, microbial contamination and lectin hemagglutinating activity (HA). Rheological determinations confirmed the gels to be very stable up to 30 days with variations occurring after this period. Rheological data also showed that the gel/Cramoll 1,4 immobilizing matrix loses its elastic modulus substantially after 60 days. Both gels presented no microbial contamination as well as a pH close to neutral. Colorimetric parameters demonstrated the gels transparency with occasional yellowness. The opacity of the galactomannan gel did not change significantly along the study; the same did not occur for the gel with immobilized Cramoll 1,4 as a statistically significant reduction of its opacity was observed. In what concerns immobilized Cramoll 1,4HA, up to 90% of its initial HA was maintained after 20 days, with a decrease to 60% after 60 days. These results combined with the thickening and stabilizing characteristics of the galactomannan gel make this gel a promising immobilizing matrix for Cramoll 1,4 that can be further exploited for clinical and cosmetic applications.

Beta-adrenergic blocking agents in heart failure

Cardiac dysfunction in heart failure is widely recognized as a progressive process, regardless of the clinical signs and symptoms. An increase in cardiac sympathetic drive is one of the earliest neurohormonal responses occurring in patients with heart failure and may be one of the major causes of the progressive remodeling leading to the decline in myocardial function, and responsible for the poor prognosis of patients with heart failure. Therefore, recent data provided by several appropriately designed clinical trials clearly indicate the benefits of beta-adrenoceptor blocking agents, combined with diuretics, ACE inhibitors, and digoxin in chronic heart failure class II to IV due to systolic ventricular dysfunction. The benefits are related to symptoms, functional capacity, remodeling, and improvement in left ventricular function, reduction in cardiovascular hospitalization, a decrease in the overall and sudden cardiac death rate, and are similar in patients with ischemic or nonischemic cardiomyopathy, independent of age, gender, or functional class. In this review we describe the cardiovascular effects of the increase in sympathetic drive, the pharmacological properties of the beta-blockers most evaluated in heart failure therapy (metoprolol, bisoprolol, and carvedilol), the major clinical trials related to these agents in heart failure, the recommendations for their appropriate use in clinical practice, the precautions to be adopted, and how to handle the more common adverse reactions.

Enalapril alters the formation of the collagen matrix in spontaneously hypertensive rats

OBJECTIVE: To assess the effect of the inhibition of the angiotensin-converting enzyme on the collagen matrix (CM) of the heart of newborn spontaneously hypertensive rats (SHR) during embryonic development. METHODS: The study comprised the 2 following groups of SHR (n=5 each): treated group - rats conceived from SHR females treated with enalapril maleate (15 mg. kg-1.day-1) during gestation; and nontreated group - offspring of nontreated females. The newborns were euthanized within the first 24 hours after birth and their hearts were removed and processed for histological study. Three fields per animal were considered for computer-assisted digital analysis and determination of the volume densities (Vv) of the nuclei and CM. The images were segmented with the aid of Image Pro Plus® 4.5.029 software (Media Cybernetics). RESULTS: No difference was observed between the treated and nontreated groups in regard to body mass, cardiac mass, and the relation between cardiac and body mass. A significant reduction in the Vv[matrix] and a concomitant increase in the Vv[nuclei] were observed in the treated group as compared with those in the nontreated group. CONCLUSION: The treatment with enalapril of hypertensive rats during pregnancy alters the collagen content and structure of the myocardium of newborns.

Braquiterapia intracoronariana. Tratamento da reestenose intra-stent com o sistema Beta-Cath: experiência inicial na América Latina

OBJETIVO: Avaliar a segurança e eficácia da braquiterapia intracoronariana usando o sistema Beta-CathTM na prevenção da recorrência de restenose intra-stent (RIS), por meio da análise dos resultados clínicos, angiográficos e pelo ultra-som intracoronariano (USIC). MÉTODO: Foram submetidos à angioplastia com cateter-balão, seguida de beta-radiação intracoronariana com o sistema Beta-CathTM (90Sr/Y) 30 pacientes com RIS em artérias coronárias nativas e, posteriormente, avaliados. RESULTADOS: Incluíram-se lesões reestenóticas complexas (77% do tipo difuso-proliferativo) com extensão elevada (18,66±4,15 mm). O sucesso da braquiterapia foi de 100%. A dose média utilizada foi de 20,7±2,3 Gy, liberada em um período médio de 3,8±2,1 min. No seguimento tardio, o diâmetro luminal mínimo (DLM) intra-stent diminuiu discretamente (1,98±0,30mm para 1,84±0,39 aos 6 meses, p=0,13), com uma perda tardia de 0,14±0,18 mm. O DLM intra-segmentar foi significativamente menor do que o intra-stent (1,55±0,40mm vs.1,84±0,39mm, p=0,008), associando-se à perda tardia (0,40±0,29mm vs. 0,14±0,18mm; p=0,0001). No USIC, observou-se discreto incremento do tecido neointimal em 6,8±14,3 mm³ aos 6 meses (p=0,19) e a percentagem de obstrução volumétrica aumentou em 4,7±7,5%. A reestenose binária e a revascularização do vaso-alvo recorreram em 17% dos casos; houve 1 caso (3%) de oclusão tardia, associada a infarto do miocárdio. A sobrevida livre de eventos foi de 80%. CONCLUSÃO: O manejo da reestenose intra-stent com a beta-radiação intracoronariana mostrou-se procedimento seguro e eficaz, com alta taxa de sucesso imediato, representando uma opção terapêutica para a inibição da hiperplasia neointimal.

Pesquisa de marcadores para os genes da cadeia pesada da beta-miosina cardíaca e da proteína C de ligação à miosina em familiares de pacientes com cardiomiopatia hipertrófica

OBJETIVO: Estudar os marcadores moleculares para os genes da cadeia pesada da beta-miosina cardíaca e da proteína-C de ligação à miosina em familiares de portadores de cardiomiopatia hipertrófica. MÉTODOS: Foram estudadas 12 famílias que realizaram anamnese, exame físico, eletrocardiograma, ecocardiograma e coleta de sangue para o estudo genético através da reação em cadeia da polimerasse. RESULTADOS: Dos 227 familiares 25% eram acometidos, sendo 51% do sexo masculino com idade média de 35±19 (2 a 95) anos. A análise genética mostrou ligação com o gene da b-miosina cardíaca em uma família e, em outra, ligação com o gene da proteína C de ligação à miosina. Em cinco famílias foram excluídas ligações com os dois genes; em duas, a ligação com o gene da proteína C de ligação à miosina, porém para o gene da b-miosina os resultados foram inconclusivos; em duas famílias os resultados foram inconclusivos para os dois genes e em uma foi excluída ligação para o gene da b-miosina mas ficou inconclusivo para o gene da proteína C de ligação à miosina. CONCLUSÃO: Em nosso meio, talvez predominem outros genes que não aqueles descritos na literatura, ou que existam outras diferenças genéticas relacionadas com a origem de nossa população e/ou fatores ambientais.

Estudio de receptores beta cardíacos en la enfermedad de Chagas experimental

Hasta el momento no hay una explicación definitiva sobre los mecanismos etiopatogénicos de la miocardiopatía chagásica. A partir de las alteraciones farmacológicas y lesiones histopatológicas descriptas en trabajos anteriores y coincidiendo con otros autores, pensamos que el compromiso de la perfusión vascular y las reacciones de autoinmunidad podrían involucrar modificaciones en los receptores beta cardíacos. Hemos realizado un seguimiento evolutivo de estos receptores desde los 35 días a los 135 días post inoculación con tripomastigotes cepa Tulahuen y comprobamos que las alteraciones histológicas y farmacológicas se correlacionan con los cambios de afinidad y densidad de dichos receptores de acuerdo a la etapa en estudio (aguda, indeterminada y crónica). Asimismo se demostró que la cantidad de Trypanosoma cruzi que ingresa al huésped determina y acelera la evolución de la miocardiopatía chagásica. Continuando con la línea de estudio de los receptores beta cardíacos en los distintos estadíos de la enfermedad chagásica experimental, nos proponemos estudiar las características dinámicas de las membranas miocárdicas determinando su composición en fosfolípidos y otros componentes polares. A la vez se plantea estudiar si el tratamiento con beta bloqueante incide en los desórdenes que se producen en los receptores beta cardíacos de animales inoculados con T. cruzi , cepa Tulahuen. Por lo antes mencionado, se intenta lograr un aporte que desde el área básica se podría dar para esclarecer la fisiopatogenia de la miocarditis chagásica y colaborar en el enfoque de nuevas acciones terapéuticas.

Inyecciones intracerebrales de beta amiloide: un posible modelo de la enfermedad de Alzheimer

La enfermedad del Alzheimer (EA) específico, como la causa más común de demencia en la población adulta, uno de los problemas médicos más importantes de la actualidad. Aún no existen tratamientos eficaces para esta patología, debido en parte a que su origen desconocido. La hipótesis más aceptada por la mayoría de los estudiosos de la EA, propone que el bamiloide (bA) cumpliría un rol protagónico en la génesis de la patología. El bA específico un péptido de entre 40 y 43 aminoácidos que se origina normalmente durante el procesamiento metabólico de la proteína precursora de bAmiloide (APP) y por tanto puede encontrarse en los fluidos corporales. En la EA el bA se agrega y deposita dando lugar a las placas seniles, heterogéneos depósitos extracelulares que caracterizan la lesión de la EA. Numerosos estudios han demostrado que el bA es neurotóxico y que su toxicidad depende de la formación de agregados fibrilares similares a los que componen las placas seniles. Si bien la toxicidad de bA ha sido intensamente caracterizada in vitro, los estudios in vivo realizados hasta el presente han arrojado resultados contradictorios e incompletos, siendo aún necesario un mejor y más completo análisis del efecto del bA in vivo para poder inferir conclusiones más firmes respecto de su potencial rol en la patología. El objetivo del presente trabajo es analizar el efecto de la depositación del bA in vivo. Se utilizará la técnica de microinyecciones intracerebrales para determinar: 1. El efecto de las diferentes dosis de bA en relación al grado de deposición, permanencia en el tejido y toxicidad. 2. El efecto del tiempo de sobrevida del animal luego de la aplicación del bA, respecto de la evolución del depósito de ßA y la del tejido circundante. 3. El efecto de la agregación del bA respecto de su capacidad para formar agregados estables en el tejido. Con esta serie de experimentos se espera conseguir información relevante sobre la potencial participación del bA en la patogénesis de la EA.

Importância da interação entre a integrina Mac-1 dos leucócitos e a glicoproteína Iba das plaquetas para o recrutamento de leucócitos pelas plaquetas e para a resposta inflamatória à lesão vascular

OBJETIVO: Avaliar a importância da interação entre a integrina Mac-1 dos leucócitos (a Mb 2) e a glicoproteína (GP) Iba das plaquetas para o recrutamento de leucócitos após a lesão vascular e o efeito da neutralização da interação Mac-1-GPIba sobre a proliferação celular e a hiperplasia neointimal desencadeadas por lesão vascular. MÉTODOS: Um peptídeo denominado M2 ou anticorpo anti-M2 foi desenvolvido para bloquear a interação Mac-1-GPIba . Esse peptídeo foi injetado e comparado com anticorpo-controle em camundongos C57B1/6J submetidos a lesão vascular da artéria femoral com corda-guia. Um, cinco ou 28 dias após a lesão vascular, as artérias femorais foram retiradas para a realização de morfometria e imuno-histoquímica. RESULTADOS: O bloqueio da interação Mac-1-GPIba promoveu uma redução estatisticamente significativa do número de leucócitos na camada média no primeiro dia após a lesão vascular (controle: 7,9±5,0% do total de células versus anti-M2: 2,0±1,6%, p=0,021), bem como determinou uma diminuição estatisticamente significativa do acúmulo de leucócitos na neoíntima em cinco e 28 dias (controle: 42,3±12,9% versus anti-M2: 24,6±10,8%, p=0,047 e controle: 7,9±3,0% versus anti-M2: 3,3±1,3%, p=0,012; respectivamente). A proliferação celular na camada média do vaso em cinco dias pós-lesão foi reduzida com o bloqueio da interação Mac-1-GPIba (controle: 5,0±2,9% do total de células versus anti-M2: 1,8±0,5%; p=0,043), assim como houve diminuição significativa da proliferação celular na camada íntima do vaso em 28 dias (controle: 3,8±1,7% versus anti-M2: 2,0±1,2%; p=0,047). O bloqueio da interação Mac-1-GPIba também determinou uma redução estatisticamente significativa do espessamento intimal em 28 dias pós-lesão (controle: 10.395±3.549 µm² versus anti-M2: 4.561±4.915 µm²; p=0,012). CONCLUSÃO: O recrutamento de leucócitos após a lesão vascular é dependente da interação Mac-1-GPIba e a neutralização dessa interação inibe a proliferação celular e a formação neointimal.

Efeitos da administração de beta-bloqueador na remodelação ventricular induzida pelo tabagismo em ratos

FUNDAMENTO: O papel do sistema adrenérgico na remodelação induzida pelo tabagismo é desconhecido. OBJETIVO: Investigar a influência do propranolol na remodelação induzida pela exposição à fumaça de cigarro. MÉTODOS: Ratos foram alocados em três grupos: 1) C, n=10 - animais controle; 2) F, n=10 - animais expostos à fumaça de cigarro; 3) BB, n=10 - animais expostos à fumaça de cigarro e que receberam propranolol (40 mg/kg/dia). Após dois meses, os animais foram submetidos a estudo ecocardiográfico e morfométrico. Utilizou-se análise de variância (ANOVA) de uma via (média ± desvio padrão) ou Kruskal-Wallis (mediana e intervalo interquartil). RESULTADOS: O Grupo BB apresentou menor frequência cardíaca que o Grupo F (C = 358 ± 74 btm, F = 374 ± 53 bpm, BB = 297 ± 30; P = 0,02). O Grupo F apresentou maiores diâmetros diastólicos (C = 18,6 ± 3,4 mm/kg, F = 22,8 ± 1,8 mm/kg, BB = 21,7 ± 1,8 mm/kg; P = 0,003) e sistólicos (C = 8,6 ± 2,1 mmkg, F = 11,3 ± 1,3 mm/kg, BB = 9,9 ± 1,2 mm/kg; P = 0,004) do ventrículo esquerdo (VE), ajustado ao peso corporal (PC) e tendência de menor fração de ejeção (C = 0,90 ± 0,03, F = 0,87 ± 0,03, BB =0,90 ± 0,02; P = 0,07) que o Grupo C. O Grupo BB apresentou tendência de menor relação VE/PC que o Grupo F (C = 1,94 (1,87 - 1,97), F = 2,03 (1,9-2,1) mg/g, BB = 1,89 (1,86-1,94); P = 0,09). CONCLUSÃO: A administração de propranolol atenuou algumas variáveis da remodelação ventricular induzida pela exposição à fumaça do cigarro em ratos.