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Title: Estudo da liberação da vancomicina em hidrogel quitosana/genipina para uso na prevenção de bactéria em implantes biomédicos.
Other Titles: Study of vancomycin release in chitosan/genipin hydrogel for use in preventing bacteria in biomedical implants.
Estudio de la liberación de vancomicina en hidrogel de quitosano/genipina para su uso en la prevención de bacterias en implantes biomédicos.
???metadata.dc.creator???: DIAS, Geceane.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: MELO, Ana Cristina Figueiredo de.
???metadata.dc.contributor.referee1???: OLIVEIRA, Líbia de Sousa Conrado.
???metadata.dc.contributor.referee2???: MORAIS, Crislene Rodrigues da Silva.
???metadata.dc.contributor.referee3???: LEAL, Elvia.
Keywords: Quitosana;Genipina;Liberação de fármaco;Vancomicina;Chitosan;Drug Release;Vancomycin;Chitosán;Liberación de drogas
Issue Date: 20-Jul-2020
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: Dias, Geceane. Estudo da liberação da vancomicina em hidrogel quitosana/genipina para uso na prevenção de bactéria em implantes biomédicos. 2020. 96 fl. Dissertação (Mestrado 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, 2020. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/36340
???metadata.dc.description.resumo???: A proposta do uso de sistema de liberação controlada como alternativa aos tratamentos convencionais voltados à administração de antibióticos tem ganhado força nas últimas décadas. O hidrogel à base de quitosana, um biopolímero antimicrobiano, oferece a possibilidade de controle da liberação do fármaco ao ser reticulado por agentes como a genipina. No entanto, ainda é limitado o conhecimento quanto às características envolvidas, como por exemplo, a taxa e mecanismos de transporte de massa, envolvidos na liberação controlada de vancomicina em hidrogel de quitosana. Diante o exposto, o objetivo deste trabalho consiste em sintetizar uma matriz polimérica quitosana/genipina para avaliar as características quanto à taxa e os mecanismos de transporte de massa envolvidos no controle da liberação da vancomicina em função do tempo. Para tanto, foi preparada uma solução base aquosa de quitosana 1,5 % (m/v) em ácido lático, a qual foi mantida sob agitação magnética, e então para efeito comparativo, a adição do fármaco vancomicina foi realizada por três vias de procedimentos: no primeiro, foi adicionando à solução base a vancomicina juntamente com a genipina (H1); no segundo, no terceiro, foi adicionando a vancomicina antes da reticulação (H2); e após a reticulação da solução base (H3). As amostras foram caracterizadas por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR); difração de raios X (DRX), e análise termogravimétrica (TG). Por último, foi realizado o ensaio de liberação da vancomicina no hidrogel, análise de variância (ANOVA) e o teste de Tukey ou teste t com significância de 5 % de probabilidade com o auxílio do software estatístico PAST versão 3.23 e de modelos matemáticos. Com base nos resultados foi possível observar que os espectros de FTIR apresentaram as bandas características dos materiais estudados. Os difratogramas de DRX confirmaram a formação das fases semi-cristalinas da quitosana e cristalinas da genipina. A vancomicina mostrou-se com característica amorfa. Por meio dos resultados obtidos nas análises termogravimétricas, foi possível observar comportamentos térmicos característicos dos materiais estudados. Confirmados pelo surgimento de eventos que são característicos de alterações mássicas do material diante exposição à temperatura. Por meio do perfil cinético de liberação do fármaco vancomicina pode- se observar que a liberação ocorre mais rapidamente no início, até 150 minutos, e que em seguida essa liberação se torna mais lenta até o final do tempo observado de 300 minutos. A partir da análise de variância (ANOVA) e do teste de Tukey foi possível observar que a ordem com que a vancomicina é adicionada ao sistema carreador hidrogel não é um fator preponderante para alterar ou modificar a quantidade final liberada do mesmo, bem como, o período de armazenamento. Quanto ao estudo da cinética de liberação de fármaco previu um mecanismo fickiano baseado em difusão. Podemos concluir que pelos testes realizados, que a utilização de um sistema carreador a base de quitosana e genipina para liberação controlada da vancomicina ocorre de forma promissora, uma vez que possivelmente evitará a adesão, colonização e posterior proliferação bacteriana.
Abstract: The proposal to use a controlled release system as an alternative to conventional treatments aimed at administering antibiotics has gained strength in recent decades. The chitosan-based hydrogel, an antimicrobial biopolymer, offers the possibility of controlling the release of the drug when it is cross-linked by agents such as genipin. However, knowledge about the characteristics involved, such as the rate and mass transport mechanisms, involved in the controlled release of vancomycin in chitosan hydrogel is still limited. Given the above, the objective of this work is to synthesize a polymeric chitosan / genipin matrix to evaluate the characteristics regarding the rate and the mechanisms of mass transport involved in the control of vancomycin release over time. For this purpose, an aqueous solution of chitosan 1.5% (w/v) in lactic acid was prepared, keeping under stirring on a magnetic stirrer and for comparison purposes the addition of the crosslinking agent genipin and the drug vancomycin was performed by three procedures: the first was adding vancomycin together with genipin (H1), and the second and third method was adding vancomycin before crosslinking (H2), and after crosslinking the base solution (H3). The samples were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR); X-ray diffraction (XRD), and thermogravimetric analysis (TG) and finally, the vancomycin release test in the hydrogel, analysis of variance (ANOVA) and the Tukey test or t test with a 5% probability significance were performed with the help of the statistical software PAST version 3.23 (Hammer et al., 2001) and mathematical models. Based on the results it was possible to observe that the FTIR spectra showed the characteristic bands of the studied materials. The XRD diffractograms confirmed the formation of the semi- crystalline phases of chitosan and crystalline of the genipin. Vancomycin proved to be amorphous. Through the results obtained in the thermogravimetric analyzes, it was possible to observe thermal behaviors characteristic of the studied materials. Confirmed by the appearance of events that are characteristic of mass changes in the material upon exposure to temperature. Through the kinetic profile of the vancomycin drug release, it can be observed that the release occurs more quickly at the beginning, up to 150 minutes, and that then this release becomes slower until the end of the observed time of 300 minutes. From the analysis of variance (ANOVA) and the Tukey test, it was possible to observe that the order in which vancomycin is added to the hydrogel carrier system is not a major factor in altering or modifying the final quantity released, as well as the storage period. Regarding the study of drug release kinetics, it predicted a Fickian mechanism based on diffusion. We can conclude that from the tests carried out, that the use of a carrier system based on chitosan and genipin for controlled release of vancomycin occurs promisingly, since it will possibly prevent adhesion, colonization and subsequent bacterial proliferation.
???metadata.dc.description.resumen???: La propuesta de utilizar un sistema de liberación controlada como alternativa a Los tratamientos convencionales dirigidos a administrar antibióticos han ganado fuerza en las últimas décadas. Hidrogel a base de quitosano, un biopolímero antimicrobiano, ofrece la posibilidad de controlar la liberación del fármaco cuando reticulado por agentes como la genipina. Sin embargo, todavía hay limitaciones conocimiento sobre las características involucradas, tales como la tasa y Mecanismos de transporte masivo, implicados en la liberación controlada de vancomicina en hidrogel de quitosano. Teniendo en cuenta lo anterior, el objetivo de este trabajo consiste en sintetizar una matriz polimérica de quitosano/genipina para evaluar la Características en cuanto a la tarifa y mecanismos de transporte masivo involucrados. en el control de la liberación de vancomicina en función del tiempo. Para ello fue Se preparó una solución base acuosa de quitosano al 1,5% (m/v) en ácido láctico. que se mantuvo bajo agitación magnética, y luego para fines comparativos, la adición del fármaco vancomicina se realizó de tres maneras: en la primera, se añadir vancomicina a la solución base junto con genipina (H1); en el en segundo lugar, en el tercero, se añadió vancomicina antes de la reticulación (H2); Es después de reticular la solución base (H3). Las muestras se caracterizaron por Espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR); difracción de Rayos X (XRD) y análisis termogravimétrico (TG). Finalmente se realizó la prueba liberación de vancomicina en el hidrogel, análisis de varianza (ANOVA) y la Prueba de Tukey o t con significancia del 5% de probabilidad con la ayuda del software PAST estadístico versión 3.23 y modelos matemáticos. Basado en los resultados se pudo observar que los espectros FTIR presentaron las bandas Características de los materiales estudiados. Los difractogramas XRD confirmaron la formación de las fases semicristalinas de quitosano y fases cristalinas de genipina. A la vancomicina mostró una característica amorfa. A través de los resultados obtenidos en análisis termogravimétricos fue posible observar comportamientos térmicos Características de los materiales estudiados. Confirmado por el surgimiento de eventos. que son característicos de los cambios de masa en el material tras la exposición a temperatura. A través del perfil cinético de liberación del fármaco vancomicina, se observa que la liberación se produce más rápidamente al inicio, hasta los 150 minutos, y Esta liberación luego se vuelve más lenta hasta el final del tiempo observado. 300 minutos. A partir del análisis de varianza (ANOVA) y la prueba de Tukey se obtuvo Es posible observar que el orden en que se agrega vancomicina al sistema El portador de hidrogel no es un factor preponderante en la alteración o modificación del cantidad final liberada de los mismos, así como el período de almacenamiento. En cuanto al estudio de la cinética de liberación de fármacos, se predijo un mecanismo de Fickiano, basado en difusión. Podemos concluir que de las pruebas realizadas, que el uso de un sistema portador a base de quitosano y genipina para liberación controlada La administración de vancomicina es prometedora, ya que posiblemente prevendrá adhesión, colonización y posterior proliferación bacteriana.
Keywords: Quitosana
Genipina
Liberação de fármaco
Vancomicina
Chitosan
Drug Release
Vancomycin
Chitosán
Liberación de drogas
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia de Materiais
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/36340
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