Saloplastic membranes as green devices for soft tissue regeneration

Implantable devices must exhibit mechanical properties similar to native tissues to promote appropriate cellular behavior and regeneration. Herein, we report a new membrane manufacture method based on the synthesis of polyelectrolyte complexes (PECs) that exhibit saloplasticity, i.e. variable physical-chemistry using salt as a plasticizer. This is a Green Chemistry approach, as PECs generate structures that are stabilized solely by reversible electrostatic interactions, avoiding the use of harmful crosslinkers completely. Furthermore, natural polyelectrolytes - chitosan and alginate - were used. Upon mixing them, membranes were obtained by drying the PECs at 37ºC, yielding compact PECs without resorting to organicsolvents. The plasticizing effect of salt after synthesis was shown by measuring tensile mechanical properties, which were lower when samples were immersed in high ionic strength solutions.Salt was also used during membrane synthesis in different quan- tities (0 M, 0.15 M and 0.5 M in NaCl) yielding structures with no significant differences in morphology and degradation (around 15% after 3 months in lysozyme). However, swelling was higher (about 10x) when synthesized in the presence of salt. In vitro cell studies using L929 fibroblasts showed that cells adhered and proliferated preferentially in membranes fabricated in the presence of salt (i.e. the membranes with lower tensile strength). Structures with physical-chemical properties controlled with precision open a path to tissue engineering strategies depending on fine tuning mechanical properties and cellular adhesion simply by changing ionic strength during membrane manufacture

Silica nanoparticles as dexamethasone delivery systems able to induce the osteogenic differentiation of human bone marrow-derived mesenchymal stem cells

Bioactive glasses, especially silica-based materials, are reported to pres- ent osteoconductive and osteoinductive properties, fundamental char- acteristics in bone regeneration [1,2]. Additionally, dexamethasone (Dex) is one of the bioactive agents able to induce the osteogenic differ- entiation of mesenchymal stem cells by increasing the alkaline phos- phatase activity, and the expression levels of Osteocalcin and Bone Sialoprotein [3]. Herein, we synthesised silica (SiO2) nanoparticles (that present inherent bioactivity and ability to act as a sustained drug delivery system), and coated their surface using poly-L-lysine (PLL) and hyaluronic acid (HA) using the layer-by-layer processing technique. Further on, we studied the influence of these new SiO2-polyelectrolyte coated nanoparticles as Dex sustained delivery systems. The SiO2 nanoparticles were loaded with Dex (SiO2-Dex) and coated with PLL and HA (SiO2-Dex-PLL-HA). Their Dex release profile was evaluated and a more sustained release was obtained with the SiO2-Dex-PLL-HA. All the particles were cultured with human bone marrow-derived mes- enchymal stem cells (hBMSCs) under osteogenic differentiation culture conditions. hBMSCs adhered, proliferated and differentiated towards the osteogenic lineage in the presence of SiO2 (DLS 174nm), SiO2-Dex (DLS 175nm) and SiO2-Dex-PLL-HA (DLS 679nm). The presence of these materials induced the overexpression of osteogenic transcripts, namely of Osteocalcin, Bone Sialoprotein and Runx2. Scanning Elec- tron Microscopy/Electron Dispersive Spectroscopy analysis demon- strated that hBMSCs synthesised calcium phosphates when cultured with SiO2-Dex and SiO2-Dex-PLL-HA nanoparticles. These results indi- cate the potential use of these SiO2-polyelectrolytes coated nanoparti- cles as dexamethasone delivery systems capable of promoting osteogenic differentiation of hBMSCs.

Production of mexican brown macroalgae fucoidan and fucosidases under an integral green technology bioproceses by the biorefinery concept

Marine ecosystem can be considered a rather exploited source of natural substances with enormous bioactive potential. In Mexico macro-algae study remain forgotten for research and economic purposes besides the high amount of this resource along the west and east coast. For that reason the Bioferinery Group of the Autonomous University of Coahuila, have been studying the biorefinery concept in order to recover high value byproducts of Mexican brown macro-algae including polysaccharides and enzymes to be applied in food, pharmaceutical and energy industry. Brown macroalgae are an important source of fucoidan, alginate and laminarin which comprise a complex group of macromolecules with a wide range of important biological properties such as anticoagulant, antioxidant, antitumoral and antiviral and also as rich source of fermentable sugars for enzymes production. Additionally, specific enzymes able to degrade algae matrix (fucosidases, sulfatases, aliginases, etc) are important tools to establish structural characteristics and biological functions of these polysaccharides. The aims of the present work were the integral study of bioprocess for macroalgae biomass exploitation by the use of green technologies as hydrothermal extraction and solid state fermentation in order to produce polysaccharides and enzymes (fucoidan and fucoidan hydrolytic enzymes). This work comprises the use of the different bioprocess phases in order to produce high value products with lower time and wastes.

O pré-tratamento hidrotérmico no conceito das biorrefinarias

Hoje em dia os pré-tratamentos precisam ser robustos, para num mesmo processo, se produzirem compostos de alto valor acrescentado, como os xilooligossacarídeos (XOS) que podem ser aplicados na indústria alimentar, farmacêutica e energética, além de isto a produção de substratos para a conversão em biocombustíveis, como o bioetanol, e assim reduzir os altos custos das biorrefinerias de segunda geração. Além disso, é fundamental no desenvolvimento de reatores que ajudem a eficientar o processo de aquecimento em processos hidrotérmicos. Por tanto, o processo hidrotérmico reúne as características para ser aplicado ao conceito de biorrefinaria de segunda geração. Neste trabalho, apresenta-se o fundamento, e uma serie aplicações do pré-tratamento hidrotérmico realizados no nosso grupo de trabalho.

Seleção de fungos produtores de β-D-frutosiltransferase por fermentação em estado sólido

A enzima β-D-frutosiltransferase é responsável pela síntese de FOS (frutooligossacarídeos) a partir de sacarose por reação de transfrutosilação é produzida por diferentes micro-organismos, principalmente por fungos filamentosos. O objetivo deste trabalho foi selecionar a melhor linhagem fúngica produtora da -D-frutosiltransferase por fermentação em estado sólido, bem como o método de extração. A fermentação em estado sólido utilizando o substrato farelo de trigo umedecido com solução de sacarose atingindo 70% de umidade na concentração de esporos de 107 no tempo de 96 horas de crescimento. Todas as linhagens manipuladas apresentaram atividade hidrolítica, no entanto apenas uma linhagem não demonstrou atividade transfrutosilação. O isolado SIS 14 que pertence ao gênero Aspergillus sp. destacou-se pelos maiores valores em atividade no método de extração utilizando água destilada, apresentando 300,90 U/mL na atividade de transfrutosilação e na atividade hidrolítica de 155,74 U/mL. Contudo, pode-se perceber que dos solventes estudados a água destilada foi melhor obtendo o valor em atividade de transfrutosilação, como também a linhagem SIS 14 é promissora para a produção da β-D-frutosiltransferase.

Estudo da partição de fitase produzida por Aspergillus niger var. phoenicis utilizando bioconversão extrativa em sistemas de duas fases aquosas PEG/citrato

Existem diversos métodos tradicionais que são utilizados para extratir biomoléculas produzidas por fermentação convencional. Um método alternativo é o sistema de duas fases aquosas, o qual foi desenvolvido para a extração de bioprodutos. A bioconversão extrativa trata-se de um sistema de duas fases aquosas que integra cultivo microbiológico à produção e recuperação do bioproduto. Fitases são fosfatases específicas que estão envolvidas na catálise do ácido fitico. O objetivo deste trabalho foi estudar a partição da fitase produzida por A. niger var. phoenicis por bioconversão extrativa utilizando PEG/citrato. Realizou-se um planejamento fatorial completo 25, estudando as seguintes variáveis: massa molar do PEG, concentração do PEG, concentração de citrato, pH e agitação, onde obteve-se como variável-resposta o coeficiente de partição em atividade (KATIV). Neste trabalho conseguiu-se um coeficiente de partição de 25,77 utilizando MPEG (8000 g/mol), CPEG, (26,0% m/m), CCIT (20,0% m/m), pH (6,0) e agitação (100 rpm). Através dos resultados obtivos, pode-se concluir que a fitase utilizada no presente estudo apresenta uma tendência de particionar para a fase superior do sistema (K>1). A técnica de fermentação extrativa utilizando SDFA PEG/citrato demonstrou ser promissora para extração de fitase produzida por A. niger var. phoenicis, podendo ser aplicada na composição de rações comerciais.