Please use this identifier to cite or link to this item: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/35778
Title: Biofios: fios de sutura biodegradáveis de quitosana como sistema de liberação controlada de N-Acetil-D-Glucosamina.
Other Titles: Biothreads: biodegradable chitosan suture threads such as N-Acetyl-D-Glucosamine controlled release system.
Biothreads: hilos de sutura de quitosano biodegradables como Sistema de liberación controlada de N-Acetil-D-Glucosamina.
???metadata.dc.creator???: SILVA, Milena Costa da.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: FOOK., Marcus Vinicius Lia.
???metadata.dc.contributor.referee1???: SILVA, Suédina Maria de Lima.
???metadata.dc.contributor.referee2???: MEDEIROS, Luanna Abílio Diniz Melquíades de.
Keywords: Poliméros;Quitosana;Fiação úmida;N-Acetil-D-Glucosamina;Fios de sutura;Polymers;Chitosan;Wet spinning;N-Acetyl-D-Glucosamine;Suture threads;Hilado húmedo;Hilos de sutura
Issue Date: 29-Aug-2019
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: SILVA, Milena Costa da. Biofios: fios de sutura biodegradáveis de quitosana como sistema de liberação controlada de N-Acetil-D-Glucosamina. 2019. 194 fl.Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Programa de Pós- Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2019. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/35778
???metadata.dc.description.resumo???: Fios de suturas cirúrgicos são biomateriais que tem como finalidade principal o fechamento da lesão. Sendo assim, devem apresentar propriedades mecânicas e biológicas adequadas para que o processo de cicatrização seja efetivo. Logo, este trabalho teve como objetivo desenvolver fios de quitosana, otimizando as propriedades mecânicas/biológicas para aplicação como fios de sutura absorvível biodegradável. Além disso, este trabalho teve como objetivo desenvolver fios de quitosana, otimizando as propriedades mecânicas/biológicas para aplicação como fios de sutura absorvível biodegradável. Além disso, utilizou-se o fio de quitosana como sistema de liberação controlada de fármaco, com o N-Acetil-D-glucosamina (GlcNAc), que assim como a quitosana é um derivado da quitina, combinando as propriedades farmacológicas da GlcNAc com as propriedades biológicas da quitosana. Concentrações de 1, 2, 3 e 4% de quitosana foram inicialmente caracterizadas a partir de ensaios reológicos, e escolheu-se as concentrações de 3 e 4% (m/v) por serem mais viáveis para o processo de fiação. Diante disto, obteve- se fios de quitosana, coagulados em solução de hidróxido de sódio, a partir da técnica de fiação por via úmida, utilizando estas concentrações (3 e 4% (m/v)) de quitosana. Seguiu-se com os ensaios nos fios de 3 e 4% de Microscopia Ótica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difratometria de Raio X (DRX), Ensaio Mecânico de Tração, Grau de Intumescimento (GI), ensaios de biodegradação in vitro em solução tampão de fosfato salino (PBS) e PBS/Lisozima e ensaio de citotoxicidade in vitro. A partir dos ensaios morfológicos verificou-se que os fios são cilíndricos e bem definidos. Por DRX observou que os fios de 4% tensionados apresentaram maior cristalinidade, o que acarretou em maiores resistências a carga conforme visto nos ensaios de tração. A avaliação do grau de intumescimento evidenciou que os fios de 3% (m/v) apresentaram maior inchamento, devido ter menor grau de cristalinidade, ou seja, maior grau de região amorfa no fio. No ensaio de biodegradação in vitro, constatou-se que a degradação total ocorre em 49 dias para as amostras de 3 e 4% em PBS/lisozima. Na sequência foi adicionado o GlcNAc (0,2 g) nos fios de 4% de quitosana, por este apresenta-se dentro das Normas de Fio de Sutura Cirúrgico. e observou-se o aspecto morfológico por MO e MEV, como também os aspectos físico-quimicos pela técnica de Espectroscopia na região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR). Investigou-se ainda as propriedades mecânicas, ângulo de contato, o perfil in vitro de biodegradação e de liberação do fármaco, a citotoxicidade, pelo método de difusão em Ágar e avaliação dos fios na ferida cirurgica em animais. Após a adição da GlcNAc verificou-se que a morfologia dos fios foi preservada, porém ocorreu a diminuição da força de tração). Contudo, os valores permaneceram com as especificações da Norma para fios de suturas cirúrgicas número 6-0. Constatou-se ainda, que o processo de biodegradação foi acelerado na presença da GlcNAc, e que sua liberação em 50% ocorreu em aproximadamente 34 dias. Com relação a cinética de liberação o modelo que apresentou melhor ajuste foi o de Ordem Zero, seguidos dos modelos de Peppas-Sahlin e Hopfenberg, controladas pelo modelo de difusão e erosão, sugerindo que a liberação de GlcNAc independente da concentração, uma situação desejável na formulação de liberação sustentada porque minimiza as oscilações da concentração de fármaco no sangue. Os dados de citotoxicidade in vitro dos fios de quitosana e quitosana 4%/GlcNAc para células L929 mostraram que estes fios não são tóxicos para estas células. A partir da avaliação clínica realizada na ferida cirúrgica em ratos nos dias 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 e 14 dias, após o procedimento de incisão e sutura da pele, observou-se que os animais suturados com o fio de quitosana 4%/GlcNAc apresentaram fechamento total da ferida em 4 dias, onde iniciou-se o processo de formação do novo tecido. Para o fio de quitosana este fechamento ocorreu em 7 dias. Já para os fios comerciais de catgut cromado, observou-se o fechamento após 14 dias. Assim, os fios de quitosana com GlcNAc são promissores para o uso como sutura absorvível, seja no uso veterinário ou na medicina humana. Além disso, este dispositivo médico pode ser capaz de melhorar os processos de cicatrização, aliviar a dor e minimizar a infecção no local da cirurgia, devido à liberação prolongada de GlcNAc.
Abstract: Surgical sutures are biomaterials whose main purpose is to close lesion. Therefore, they must have adequate mechanical and biological properties for the healing process to be effective. However, this work aimed at the development of chitosan threads, optimizing the mechanical / biological properties for application as biodegradable absorbable sutures. In addition, chitosan yarn has been used as a controlled release system with N-Acetyl-D-glucosamine (GlcNAc), which, like chitosan, is a chitin derivative, to combin the pharmacological properties of GlcNAc with biological properties of Chitosan. Chitosan concentrations of 1, 2, 3 and 4% were initially characterized from rheological assays, and concentrations of 3 and 4% (w/v) were chosen because they are more viable for the spinning process. Therefore, the chitosan strands, coagulated in sodium hydroxide solution, were obtained from the wet spinning technique, using concentrations of 3 and 4% (w/v) of chitosan. 3 and 4% Optical Microscopy (MO), Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Diffraction (XRD), Mechanical Traction Assay, Swelling Degree (GI), In vitro Biodegradation in Buffered Saline followed phosphate (PBS) PBS/lysozyme assay and in vitro cytotoxicity. From the morphological tests, it was found that the wires are cylindrical and well defined. By XRD it was observed that the 4% tensioned wires presented higher crystallinity, which resulted in higher load resistance, as seen in the tensile tests. The swelling degree evaluation showed that the 3% (m/v) strands presented greater swelling, due to the lower degree of crystallinity, that is, the higher degree of amorphous region in the strand. In the in vitro biodegradation assay, total degradation was found to occur within 49 days for the 3 and 4% PBS/lysozyme samples. GlcNAc (0.2 g) was added to 4% chitosan threads, which are within the Surgical Suture Yarn Standards. The morphological aspect was observed by OM and SEM, as well as the physicochemical aspects by the Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) technique. The mechanical properties, contact angle, in vitro biodegradation and drug release profile, cytotoxicity by agar diffusion method and wound evaluation in animal wound surgery were also investigated. After the addition of GlcNAc it was found that the yarn morphology was preserved, but the tensile strength (N) decreased. However, the values remained within the specifications of the 6-0 surgical suture standard. It was also found that the biodegradation process was accelerated in the presence of GlcNAc and its release in 50% occurred in approximately 34 days. As for release kinetics, the best fit model was Order Zero, followed by Peppas-Sahlin and Hopfenberg models, controlled by the diffusion and erosion model, suggesting that GlcNAc is concentration independent, a desirable situation in the release formulation. sustained as it minimizes fluctuations in the concentration of drugs in the blood. In vitro cytotoxicity data of 4% chitosan and chitosan / GlcNAc strands for L929 cells showed that they are not toxic to these cells. From the clinical evaluation performed on the surgical wound of animals on days 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 14 days, it was observed that animals sutured with 4% chitosan suture / GlcNAc presented closure. complete. wound within 4 days, and the process of formation of the new tissue began. For chitosan wire, this closure occurred within 7 days. For chrome catgut wire, closure was observed after 14 days. Thus, GlcNAc chitosan threads are promising for use as an absorbable suture, either for veterinary use or in human medicine. Additionally, this medical device may be able to improve healing processes, relieve pain and minimize infection at the surgical site due to prolonged release of GlcNAc.
???metadata.dc.description.resumen???: Los hilos de sutura quirúrgica son biomateriales cuyo objetivo principal es cierre de la lesión. Por lo tanto, deben tener mecanismos mecánicos y soluciones biológicas adecuadas para que el proceso de curación sea efectivo. Por lo tanto, este trabajo que tuvo como objetivo desarrollar hilos de quitosano, optimizando la Propiedades mecánicas/biológicas para su aplicación como hilos de sutura absorbibles. biodegradable. Además, este trabajo tuvo como objetivo desarrollar quitosano, optimizando las propiedades mecánicas/biológicas para su aplicación como Hilos de sutura absorbibles biodegradables. Además se utilizó hilo de quitosano. como sistema de liberación controlada de fármacos, con N-Acetil-D-glucosamina (GlcNAc), que al igual que el quitosano, es un derivado de la quitina, combinando las propiedades farmacológicas de GlcNAc con las propiedades biológicas de quitosano. Inicialmente se utilizaron concentraciones de 1, 2, 3 y 4% de quitosano. caracterizado a partir de pruebas reológicas, y concentraciones de 3 y 4% (m/v) por ser más viables para el proceso de hilatura. Teniendo esto en cuenta, obtuvimos si son hilos de quitosano, coagulados en solución de hidróxido de sodio, de la técnica de hilatura húmeda, utilizando estas concentraciones (3 y 4% (m/v)) de quitosano. Las pruebas se realizaron con cables de Microscopía Óptica (OM) de 3 y 4%, Microscopía electrónica de barrido (SEM), difractometría de rayos X (XRD), ensayo Mecanismo de Tracción, Grado de Hinchazón (GI), pruebas de biodegradación en vitro en solución salina tampón fosfato (PBS) y PBS/lisozima y citotoxicidad in vitro. De las pruebas morfológicas se verificó que los hilos son cilíndrico y bien definido. Por DRX se observó que los alambres tensados ​​al 4% presentó mayor cristalinidad, lo que resultó en mayor resistencia a la carga como se ve en los ensayos de tracción. Evaluación del grado de hinchazón. mostró que los hilos de 3% (m/v) presentaron mayor hinchamiento, debido a menor grado de cristalinidad, es decir, mayor grado de región amorfa en el alambre. En ensayo de la biodegradación in vitro, se encontró que la degradación total ocurre en 49 días para las muestras al 3 y 4% en PBS/lisozima. Posteriormente, el GlcNAc (0,2 g) en hilos de quitosano al 4%, por lo que aparece dentro del Estándares de sutura quirúrgica. y el aspecto morfológico fue observado por MO y SEM, así como los aspectos físico-químicos mediante la técnica de Espectroscopía en Región infrarroja por transformada de Fourier (FTIR). También investigamos el propiedades mecánicas, ángulo de contacto, biodegradación in vitro y liberación de fármacos, citotoxicidad, por el método de difusión en Agar y evaluación de hilos en la herida quirúrgica en animales. Después de la adición de GlcNAc se encontró que el Se conservó la morfología de los hilos, pero hubo una disminución de la fuerza de tracción). Sin embargo, los valores se mantuvieron dentro de las especificaciones estándar para cables. Suturas quirúrgicas número 6-0. También se encontró que el proceso de La biodegradación se aceleró en presencia de GlcNAc y su liberación en un 50%. Ocurrió en aproximadamente 34 días. En cuanto a la cinética de liberación, el modelo El que presentó mejor ajuste fue el modelo de Orden Cero, seguido del Peppas-Sahlin y Hopfenberg, controlados por el modelo de difusión y erosión, lo que sugiere que la liberación de GlcNAc es independiente de la concentración, una situación deseable en la formulación de liberación sostenida porque minimiza las oscilaciones de concentración del fármaco en la sangre. Los datos de citotoxicidad in vitro del quitosano y 4% de quitosano/GlcNAc para células L929 mostraron que estos hilos no son tóxicos para estas células. Basado en la evaluación clínica realizada sobre la herida. cirugía en ratas los días 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 y 14 días, después de la incisión y sutura de la piel, se observó que los animales suturaron con el El quitosano al 4%/GlcNAc mostró un cierre completo de la herida en 4 días, donde Comenzó el proceso de formación de tejido nuevo. Para el hilo de quitosano este El cierre se produjo en 7 días. En cuanto a las roscas comerciales de catgut cromado, El cierre se observó después de 14 días. Así, los hilos de quitosano con GlcNAc son prometedores para su uso como suturas absorbibles, ya sea en uso veterinario o en medicina humana. Además, este dispositivo médico puede mejorar procesos de curación, aliviar el dolor y minimizar la infección en el sitio quirúrgico, debido a la liberación prolongada de GlcNAc.
Keywords: Poliméros
Quitosana
Fiação úmida
N-Acetil-D-Glucosamina
Fios de sutura
Polymers
Chitosan
Wet spinning
N-Acetyl-D-Glucosamine
Suture threads
Hilado húmedo
Hilos de sutura
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia de materiais
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/35778
Appears in Collections:Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais.

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
MILENA COSTA DA SILVA - TESE PPG-CEMat 2019.pdfMilena Costa da Silva - Tese PPG-CEMat 20194.73 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.