Síntese e caracterização de nanopartículas FeOx/Au/Ag em multicamada núcleo-concha

Nesta dissertação, apresenta-se o trabalho realizado no decorrer do segundo ano do Mestrado em Bioquímica Aplicada. Prepararam-se nanopartículas metálicas através da redução química de sais metálicos em solução. Obtiveram-se soluções coloidais monometálicas de Au, Ag e FeOx e bimetálicas de Au/Ag, Ag/Au, FeOx/Au e FeOx/Ag seguindo ou adaptando métodos publicados na literatura. Numa primeira fase foram sintetizadas nanopartículas monometálicas de prata e ouro utilizando-se β-D-glucose, borohidreto de sódio e β-ciclodextrina como agente redutor dos iões metálicos. Seguidamente, por co-redução de uma mistura de iões prepararam-se ligas de nanopartículas de prata e ouro e por redução sucessiva de Ag e Au sintetizaram-se nanopartículas com uma estrutura núcleo-concha. As nanopartículas de FeOx foram preparadas por co-precipitação de Fe (III) e Fe (II). O revestimento com ouro foi conseguido através da redução com citrato de sódio e para a deposição de prata utilizou-se o ácido ascórbico. As soluções coloidais preparadas foram caracterizadas através de estudos de espetroscopia do UV-vis, tendo sido registados os máximos de absorvância característicos do ouro e da prata e os desvios esperados para o caso das nanopartículas núcleo-concha. As análises por dispersão dinâmica de luz permitiram auferir o tamanho das nanopartículas, eventual aglomeração e, portanto, permitiram a apreciação da estabilidade dos coloides. Com o intuito de confirmar a formação de estruturas em camada núcleo-concha foi feita a caracterização das amostras por microscopia eletrónica de transmissão e espetroscopia de raios-X de energia dispersiva. Alguns dos espetros obtidos confirmam o sucesso na preparação de uma estrutura em multicamada. Finalmente, demonstrou-se a biocompatibilidade de algumas amostras preparadas através da realização de estudos de citotoxicidade na linha celular fibroblástica NIH 3T3.

Avaliação do estresse oxidativo induzido por superfícies de titânio

Commercially pure Titanium (cp Ti) is a material largely used in orthopedic and dental implants due to its biocompatibility properties. Changes in the surface of cp Ti can determine the functional response of the cells such as facilitating implant fixation and stabilization, and increased roughness of the surface has been shown to improve adhesion and cellular proliferation. Various surface modification methods have been developed to increase roughness, such as mechanical, chemical, electrochemical and plasma treatment. An argon plasma treatment generates a surface that has good mechanical proprieties without chemical composition modification. Besides the topography, biological responses to the implant contribute significantly to its success. Oxidative stress induced by the biomaterials is considered one of the major causes of implant failure. For this reason the oxidative potential of titanium surfaces subjected to plasma treatment was evaluated on this work. CHO-k1 cells were cultivated on smooth or roughed Ti disks, and after three days, the redox balance was investigated measuring reactive oxygen species (ROS) generation, total antioxidant capacity and biomarkers of ROS attack. The results showed cells grown on titanium surfaces are subjected to intracellular oxidative stress due to hydrogen peroxide generation. Titanium discs subjected to the plasma treatment induced less oxidative stress than the untreated ones, which resulted in improved cellular ability. Our data suggest that plasma treated titanium may be a more biocompatible biomaterial.

Síntese e caracterização do poli(ácido láctico) para potencial uso em sistemas de liberação controlada de fármacos

With the advances in medicine, life expectancy of the world population has grown considerably in recent decades. Studies have been performed in order to maintain the quality of life through the development of new drugs and new surgical procedures. Biomaterials is an example of the researches to improve quality of life, and its use goes from the reconstruction of tissues and organs affected by diseases or other types of failure, to use in drug delivery system able to prolong the drug in the body and increase its bioavailability. Biopolymers are a class of biomaterials widely targeted by researchers since they have ideal properties for biomedical applications, such as high biocompatibility and biodegradability. Poly (lactic acid) (PLA) is a biopolymer used as a biomaterial and its monomer, lactic acid, is eliminated by the Krebs Cycle (citric acid cycle). It is possible to synthesize PLA through various synthesis routes, however, the direct polycondensation is cheaper due the use of few steps of polymerization. In this work we used experimental design (DOE) to produce PLAs with different molecular weight from the direct polycondensation of lactic acid, with characteristics suitable for use in drug delivery system (DDS). Through the experimental design it was noted that the time of esterification, in the direct polycondensation, is the most important stage to obtain a higher molecular weight. The Fourier Transform Infrared (FTIR) spectrograms obtained were equivalent to the PLAs available in the literature. Results of Differential Scanning Calorimetry (DSC) showed that all PLAs produced are semicrystalline with glass transition temperatures (Tgs) ranging between 36 - 48 °C, and melting temperatures (Tm) ranging from 117 to 130 °C. The PLAs molecular weight characterized from Size Exclusion Chromatography (SEC), varied from 1000 to 11,000 g/mol. PLAs obtained showed a fibrous morphology characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM)

Adesão, proliferação e genotoxicidade celular de celulose bacteriana modificada por plasma

Bacterial cellulose (BC) has a wide range of potential applications, namely as temporary substitute skin in the treatment of skin wounds, such as burns, ulcers and grafts. Surface properties determine the functional response of cells, an important factor for the successful development of biomaterials. This work evaluates the influence of bacterial cellulose surface treatment by plasma (BCP) on the cellular behavior and its genotoxicity potential. The modified surface was produced by plasma discharge in N2 and O2 atmosphere, and the roughness produced by ion bombardment characterized by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). Cell adhesion, viability and proliferation on BCP were analysed using crystal violet staining and the 3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyl-tetrazolium (MTT) method. Genotoxicity was evaluated using the comet and cytokinesis block micronucleus assay. The results show that the plasma treatment changed surface roughness, producing an ideal cell attachment, evidenced by more elongated cell morphology and improved proliferation. The excellent biocompatibility of BCP was confirmed by genotoxicity tests, which showed no significant DNA damage. The BCP has therefore great potential as a new artificial implant

Desenvolvimento e caracterização de um sistema microemulsionado contendo anfotericina b para uso oftalmológico

Universidade Federal do Rio Grande do Norte

Superfícies de titânio modificadas termoquimicamente por plasma : avaliação da resposta biológica

This laboratory study involves the participation of a group with professionals from different areas that had contributed to the construction of a multidisciplinary knowledge, about biological response of titanium surfaces modified through thermochemical treatment by plasma. Thus, the crystalline phase was previously characterized in relation to the topography, roughness, molhability and nitrogen concentration in the samples surface. It s indispensable that materials implanted can influence in a good cellular response as well as promotes a bacteria action. Surfaces modified by plasma were exposed to different cultures such as: cellular (human osteoblastic) and bacteria (Staphylococcus epidermidis ATCC35984 and Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853) in order to evaluate the biological response. It was evaluated the adhesion, proliferation, morphology and cellular preference of human ostheoblastic cells (HOST), as well as the formation of a biofilm and bacteria proliferation. It was still analyzed the bacteria selectivity ability in relation to the surfaces. The software Image Pro Plus was used to the counting of cells and bacteria adhered to the surface of disks. The results were submitted to the variance analysis (ANOVA), and then, by the Kruskal-Wallis test, using GraphPad Instat ® software, version 3.5 to Windows. The nitrided samples in spite of show a higher roughness and molhability showed a smaller bacteria growing and higher cellular proliferation, when compared to non treated samples, indicating that the treated material present a high efficiency to biomedical implants

Implante de biomateriais e a consolidação óssea em cadelas submetidas à ovariossalpingo-histerectomia

Avaliou-se a hidroxiapatita com alandronato e hidroxiapatita com colágeno na aceleração da consolidação óssea do rádio de cadelas adultas submetidas à ovariossalpingo-histerectomia (OSH). Utilizaram-se 14 cadelas adultas, distribuídas aleatoriamente em dois grupos: grupo-controle e grupo OSH (submetidas à OSH). Quatro meses após a OSH, as cadelas dos dois grupos foram submetidas à cirurgia para produção de uma falha óssea de 4mm de diâmetro nos terços distal e proximal do rádio. No terço distal do membro direito, foi utilizada a hidroxiapatita com alandronato e, no membro esquerdo, a hidroxiapatita com colágeno; no terço proximal, não se utilizou nenhum biomaterial. Houve retardo na consolidação das falhas ósseas nas cadelas submetidas à OSH comparadas com as não submetidas. A hidroxiapatita com alandronato acelerou o processo de reparação e, em todos os animais dos dois grupos, a densidade óssea foi significativamente maior no terço distal onde foi implantada. Os dois biomateriais apresentaram biocompatibilidade, constatada pela ausência de reação inflamatória ou outra reação indesejável.

Modificação superficial do tecido de malha de ácido polilatico (PLA) por tratamento plasma

Some fibrous materials, for having properties such as biocompatibility, strength and flexibility, are of great interest for medical and pharmaceutical applications. Among these materials, the fabric made from polylactic acid (PLA) has received special attention, and beside to present these features, is derived from biological source, antimicrobial and bioabsorbable. One of the limitations of PLA is its low wettability and capillarity. Due to this, it is necessary to perform surface modification of the knitted fabric, increasing its hydrophilicity. This work aims to realize the plasma treatment at low pressure in order to increase the surface energy of the polymer. The work was divided into three steps: i) Influence of the gas ratio (oxygen and nitrogen) in the surface modification of PLA fabric after the plasma treatment, ii) physical characterization and physicochemical surface tissue; iii) Evaluation of the effect from current and gas ratio in the capillary rise of tissues and iv) Study of capillarity in yarns and fabrics. The results showed that better gas ratios were the atmospheres: 100% oxygen; 100% nitrogen and 50% oxygen and 50% nitrogen. The surface characterization showed changes in topography and introduction of polar groups which increased the wettability of the fabric. In another part of this study, it was found that the atmosphere containing only nitrogen gas showed the most capillary rise to a current of 0.15 A. The results in capillary yarns and fabrics showed that the thread reached equilibrium in a time much less than the fabric to an atmosphere of 100% nitrogen and 0.15 A. Current Plasma technology was effective to increase the hydrophilicity of PLA fabric, providing surface characteristics favorable for future application in the biomedical field

O uso de implantes orbitários de polietileno granulado de ultra-alto peso molecular no reparo de cavidades anoftálmicas

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

Inclusões de quitosana no subcutâneo de rato: avaliação clínica, histológica e morfométrica

FUNDAMENTOS: A quitosana é polímero derivado da quitina, com vários tipos de aplicação na área médica. OBJETIVO: Avaliar a biocompatibilidade de membranas de quitosana no subcutâneo de ratos. MÉTODOS: Foram utilizados 20 ratos Wistar machos, nos quais foram implantadas membranas de quitosana, na região mediana dorsal. Os animais foram sacrificados: sete, 15, 30 e 60 dias após a cirurgia, tendo sido avaliados clinicamente durante o período experimental e com fotodocumentação no momento do sacrifício. Após o sacrifício, as membranas e tecidos adjacentes foram removidos e preparados para exame histológico e morfométrico. RESULTADOS: Nenhum animal apresentou efeitos adversos que pudessem ser atribuídos à implantação das membranas. O exame histológico mostrou que as inclusões são lisas e homogêneas e não são colonizadas por células do hospedeiro, sendo circundadas por pseudocápsula composta por fibroblastos e células inflamatórias. A morfometria da pseudocápsula revelou espessura semelhante durante todo o período experimental (P>0,05). CONCLUSÃO: A quitosana pode ser opção para uso como implante não integrado. Novos estudos devem ser realizados para comprovar a biocompatibilidade a longo prazo.

Evaluation of low intensity laser's action on silicone mammary implant pseudocapsules in rats

OBJETIVO: Avaliar o efeito do laser de baixa intensidade sobre a contração da pseudocápsula que ocorre ao redor de implantes de silicone. MÉTODOS: 60 ratos machos divididos em dois grupos receberam implante de silicone. Grupo I: implante no subcutâneo da região dorsal, sem tratamento após a cirurgia; Grupo II: animais receberam sete sessões de irradiação com laser de baixa intensidade após o implante. Trinta, 60 e 180 dias após a cirurgia, foi feita a tonometria dos implantes, em seguida, os animais foram sacrificados, removendo-se o material de estudo que foi preparado para exame histológico, avaliando-se morfometricamente a espessura da pseudocápsula e a reação inflamatória. A análise estatistica pela técnica da Análise de Variância e Teste de Tukey (P<0.0 5). RESULTADOS: Pressões significativamente menores foram encontradas nos animais do grupo Grupo II. O estudo histológico não mostrou diferença significativa entre os grupos, destacando-se apenas maior quantidade de vasos intumescidos no Grupo II. A espessura da pseudocápsula foi menor no Grupo II. CONCLUSÃO: O laser de baixa intensidade altera o processo de reparação tecidual ao redor dos implantes, sugerindo que o mesmo possa ser útil para a modelação das contraturas que se estabelecem ao redor dos implantes de silicone.

Estudo comparativo entre as esferas de silicone gelatinosas e rígidas em cavidade eviscerada de coelho

OBJETIVO: Avaliar e comparar a biocompatibilidade de esferas de silicone gelatinosas e rígidas em cavidades evisceradas de coelhos. MÉTODOS: Trinta coelhos tiveram o olho direito eviscerado com implantação de esferas de silicone gelatinosas (Grupo I) ou rígidas (Grupo II). Foi realizada avaliação clínica diária, ultrassonografia da cavidade orbitária, análise histológica e morfométrica da pseudocápsula que se formou ao redor dos implantes aos 7, 30 e 90 dias após a cirurgia, com avaliação estatística dos resultados. RESULTADOS: Houve boa integração das esferas com os tecidos orbitários e semelhança de resposta tecidual com ambas as esferas. Duas esferas de silicone gelatinosas e uma rígida extruíram. A pseudocápsula que se formou ao redor das esferas gelatinosas foi mais organizada, com espessura e reação inflamatória menores que a observada nas esferas rígidas. CONCLUSÕES: Esferas de silicone gelatinosas e rígidas tiveram boa integração tecidual em cavidades evisceradas de coelhos.

Ricinus communis biocompatibility histological study in the nose of Cebus apella monkeys

Lesões do tecido ósseo podem ser causadas por fatores congênitos e adquiridos e resultar em deformidade nasal com repercussão estética e funcional. O tratamento cirúrgico desses casos requer reconstruções complexas e frequentemente o uso de biomateriais. O poliuretano derivado do óleo da mamona apresenta uma fórmula com aspectos favoráveis de processabilidade, flexibilidade de formulação, ausência de emissão de vapores tóxicos e baixo custo. Entretanto, a despeito dos resultados favoráveis, estudos referentes ao uso do polímero de mamona, avaliando a reação tecidual no dorso nasal, ainda não foram realizados. OBJETIVO: O objetivo deste estudo consiste em avaliar histologicamente a biocompatibilidade do implante do polímero de mamona no dorso nasal. FORMA DE ESTUDO: Experimental. MATERIAL E MÉTODO: Foram utilizados quatro macacos-pregos da espécie Cebus apella. Um defeito ósseo foi realizado no osso nasal em todos os animais e colocado um implante de polímero de mamona. A eutanásia foi realizada com 270 dias de pós-operatório, e as amostras foram submetidas a estudo histológico. RESULTADOS: Na análise histológica não foi observada a presença de granuloma de corpo estranho ou células fagocitárias. Progressiva formação óssea e maturação foram observadas. CONCLUSÃO: Os resultados macroscópicos e microscópicos mostraram que o implante de polímero de mamona foi biocompatível.

Biocompatibility Evaluation of 3 Facial Silicone Elastomers

The failure of facial prostheses is caused by limitations in the properties of existing materials, especially the biocompatibility. This study aimed to evaluate the biocompatibility of maxillofacial silicones in subcutaneous tissue of rats. Thirty Wistar rats received subcutaneous implants of 3 maxillofacial silicone elastomers (LIM 6050, MDX 4-4210, and industrial Silastic 732 RTV). A histomorphometric evaluation was conducted to analyze the biocompatibility of the implants. Eight areas of 60.11 mm(2) from the surgical pieces were analyzed. Mesenchymal cells, eosinophils, and foreign-body giant cells were counted. Data were submitted to analysis of variance and Tukey test. Initially, all implanted materials exhibited an acceptable tissue inflammatory response, with tissue reactions varying from light to moderate. Afterward, a fibrous capsule around the silicone was observed. The silicones used in the current study presented biocompatibility and can be used for implantation in both medical and dental areas. Their prosthetic indication is conditioned to their physical properties. Solid silicone is easier to adapt and does not suffer apparent modifications inside the tissues.

Influence of Pigments and Opacifiers on Color Stability of an Artificially Aged Facial Silicone

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