O polissacarídeo quitosana é usado em aplicações biológicas, tais como entrega de drogas e engenharia de tecidos como matriz para o crescimento celular, devido à sua biocompatibilidade e biodegradabilidade. Uma das suas utilizações mais frequentes é na forma de membranas obtidas por casting com poli (etileno glicol) (PEG). Neste trabalho, membranas de quitosana-PEG foram modificadas e otimizadas com filmes nanoestruturados de concanavalina A (Con A) e jacalina. O processo de purificação não afetou as propriedades da quitosana, tais como cristalinidade, tamanho de cristalitos, grupos funcionais e grau de acetilação. A única exceção foi a diminuição da massa molecular, provavelmente pela quebra de cadeias por adição de ácido acético à solução. As membranas fabricadas com mistura de quitosana e PEG exibiram superfície mais rugosa, porosa, com energia de superfície mais elevada do que aquelas com quitosana pura. Misturas com 20 e 30% de PEG foram testadas, sendo as que contêm 20% mais adequadas para a funcionalização, devido ao maior tamanho dos poros, de acordo com imagens de microscopia de força atômica. Na funcionalização das membranas de quitosana-PEG com proteínas, o objetivo é obter a cobertura mais uniforme com maior energia de superfície. No processo de otimização, a deposição do filme nanoestruturado de proteína foi confirmada com PM-IRRAS, espectroscopia de fluorescência e dicroísmo circular, e a energia de superfície foi calculada usando o modelo de Owens- Wendt-Rabel-Kaelble a partir dos ângulos de contato para diferentes líquidos. Para Con A e jacalina, propriedades otimizadas foram obtidas com a menor concentração de proteína testada, 0,1 mg/mL, para um tempo de adsorção de 90 minutos. Além disso, o filme de jacalina levou à maior energia de superfície, ou seja, 56,7 mJ/m², comparado com 55,9 mJ/m² para amostras modificadas com Con A. Além disso, sob essas condições de otimização, a atividade da proteína foi mantida por 4 semanas para membranas armazenadas a 4ºC. Portanto, as membranas funcionalizadas são promissoras para crescimento celular e aplicações de engenharia de tecidos / The polysaccharide chitosan is used in various biological applications such as drug delivery and especially in tissue engineering as a matrix for cell growth due to its biocompatibility and biodegradability. One of its most frequent uses is in the form of membranes made via casting blended with poly(ethylene glycol) (PEG). In this work, chitosan-PEG membranes were optimized and modified with nanostructured films of concanavalin A (Con A) and jacalin. The purification process did not affect the chitosan properties, such as crystallinity, crystallite size, functional groups and degree of acetylation. The only exception was a decrease in the molecular mass, probably owing to chain scission by addition of acetic acid to the solution. The membranes made with chitosan and PEG exhibited a rougher, porous surface, with higher surface energy than those with neat chitosan. Blends with 20 and 30% PEG were tested, and those with 20% were considered as more suitable for functionalization owing to the larger size of the pores, according to atomic force microscopy images. The functionalization of the chitosan-PEG membranes with the proteins is aimed at achieving the most uniform coverage with the highest surface energy. In the optimization procedure, the deposition of the protein nanostructured film was confirmed with PM-IRRAS, fluorescence spectroscopy and circular dichroism, while the surface energy was calculated using the Owens-Wendt-Rabel-Kaelble model and the measured contact angles for several liquids. For both Con A and jacalin, optimized properties were obtained with the lowest protein concentration tested, viz. 0.1 mg/mL, for an adsorption time of 90 min. Furthermore, the jacalin film led to the highest surface energy, namely 56.7 mJ/m², to be compared with 55.9 mJ/m² for samples modified with Con A. Under these optimized conditions, the protein activity was kept for ca. 4 weeks if the coated membranes were stored at 4ºC. Therefore, the functionalized membranes are promising for cell growth and tissue engineering applications

A conformação de dispositivos médicos implantáveis a partir de uma blenda exige o desenvolvimento de um produto com propriedades próximas do comportamento ideal, combinando propriedades térmicas e mecânicas e boa resposta tecidual. O Poli (ácido láctico-co-glicólico) (PLGA) e o Poli (isopreno) (IR) foram escolhidos como componentes da blenda com finalidade de promover boa biocompatibilidade e características mecânicas especificas. As blendas foram obtidas por dissolução dos polímeros em solvente orgânico, seguida de secagem. Para determinar a influência do teor de IR sobre as propriedades da blenda, foram realizados ensaios de espectroscopia na região de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), calorimetria diferencial de varredura (DSC), análise dinâmico-mecânica (DMA), microscopia óptica por luz polarizada (POM), análise de dureza, ensaio de tração e análise de viabilidade celular. A presença de IR na blenda provocou alteração na estrutura molecular semi-cristalina do PLGA, bem como influenciou o comportamento mecânico analisado a partir da curva tensão-deformação do material. A blenda se mostrou biocompativel em ambiente celular e em ensaios preliminares em animais, apresentando potencial para aplicação como biomaterial. / The conformation of an implantable medical device from a polymeric blend requires the development of a product with properties as close as possible of ideal behavior with the combination between thermal and mechanical properties and good tissue response. The poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA) and the poly (isoprene) (IR) were chosen as the blend components to promote good biocompatibility and specific mechanical characteristics. The blends were obtained by dissolution of polymers in organic solvent, followed by drying. In order to determine the IR content influence over the blend properties, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical analysis (DMA), polarized light optical microscopy (POM), hardness analysis, tensile test and cell viability test were carried out. The IR presence caused changes in semi-crystalline molecular structure of PLGA, as well as actuated over the mechanical response analyzed on material’s stress-strain curve. The blend showed itself biocompatible at cellular environment and at preliminary animal tests, presenting potential for application as biomaterial.

A utilização das fontes não-renováveis de energia, como o petróleo e seus derivados, tem proporcionado elevados índices de desenvolvimento em algumas nações, mas também tem causado sérios impactos ao meio ambiente. Diante disso, este trabalho visualiza as mudanças do macro-ambiente dos biocombustíveis no transcurso do tempo, num olhar comparativo a uma rota energética proposta nos anos 30 nos Estados Unidos pelo Movimento Chemurgic. Transcorridos 70 anos de uso de derivados de petróleo, a produção e o uso de biocombustíveis passou a ser um tema de grande relevância no âmbito energético mundial, principalmente devido ao aquecimento global, ocasionado pela concentração do dióxido de carbono na atmosfera. Reporta-se no transcurso do tempo, uma clara participação das inovações tecnológicas no desenvolvimento dos biocombustíveis e dos biomateriais, cuja difusão no presente se dá sob condicionantes de natureza política e ambiental. Para tanto, procurou-se determinar a participação das variáveis de emergência econômicas, sociais, políticas, ambientais e tecnológicas que caracterizam o mencionado macro-ambiente do desenvolvimento e uso de materiais de origem agrícola na produção de combustíveis renováveis, por meio de uma analise léxica e de conteúdo na literatura científica mundial numa interpretação qualitativa dos textos científicos mediante a utilização de um software, que identificou a freqüência de citação das palavras-chave de cada dimensão estabelecida, em que a analise documental permitiu a elaboração de mapas conceituais atuais e retrospectivos, representando o comportamento e desenvolvimento dos biocombustíveis. Considera-se finalmente que, diante de uma visível deterioração ambiental, da poluição atmosférica em particular, os fatores socioeconômicos e políticos de maior importância que promoveram o uso dos biocombustíveis e os biomateriais nos anos 30, abriram lugar para os fatores de natureza ambiental que, paralelamente, promovem a ampliação da produção e do uso dos biomateriais. / The use of non-renewable sources of energy, like petroleum and its derivatives, has been providing high development levels in some nations, but also has been causing serious impacts on the environment. Thus, this work visualizes the changes on biofuel’s macro-environment through the time, in a comparative view of an energetic route proposed in the 30’s in United States by the Chemurgic Movement. Passed 70 yeas of using petroleum derivates, the production and the use of biofuel turned to be a theme of great relevance on energetic world circuit, especially because of global warming, caused by the concentration of Carbon dioxide on atmosphere. It is alluded, in the course of time, a clear participation of technological innovations on the biofuel and biomaterials’ development, whose diffusion in present time happens according to political and environmental conditioners. To do so, it attempted to stipulate the participation of the economical, social, political, environmental and technological emergent variables that characterize the mentioned macro-environment of development and use of agricultural origin materials in the renewable fuel production, through a lexical and content analysis on the world scientific literature in a qualitative interpretation of scientific texts using one Software, which set the keywords citation frequency in each established dimension, in which the documental analysis allowed to elaborate actual and retrospective conceptual maps, representing biofuel’s behavior and development. It is considered, as a conclusion, that, facing a visible environmental degradation, in particular the atmospheric pollution, the most important social-economical and political factors that promoted the use of biofuel and biomaterial in the 30’s, giving place to environmental factors that, in the same time, promote the increase of production and use of biomaterials.

O crescimento de células em arcabouços tridimensionais porosos tem se tornado progressivamente ativo na engenharia de tecidos. Os arcabouços guiam o crescimento celular, sintetizam uma matriz extracelular e outras moléculas biológicas, e facilitam a formação de tecidos e órgãos funcionais. Um cimento deste tipo pode ser preparado misturando um sal de fosfato de cálcio com uma solução aquosa para que se forme uma pasta que possa reagir à temperatura corporal dando lugar a um precipitado que contenha hidroxiapatita (Ca10(PO4)6(OH)2). A similaridade química e morfológica entre este biomaterial e a parte mineral dos tecidos ósseos permite a osteocondução, sendo o cimento substituído por tecido ósseo novo com o tempo e com a vantagem de não desencadear processos inflamatórios e de corpo estranho, com eventual expulsão do material implantado. O objetivo do presente trabalho foi a obtenção e caracterização de suportes tridimensionais para a engenharia de tecido, com o uso de matérias-primas nacionais, por meio da utilização de microesferas de parafina como corpos geradores de poros. As microesferas foram produzidas por suspensão em solução aquosa de poli (álcool vinílico) (PVA) e sulfato de sódio (Na2SO4). Foram analisadas as fases presentes no cimento sintetizado e após a reação de cura do mesmo, a variação do tamanho de partícula e da resistência mecânica com o tempo de moagem. Foi analisada a porosidade dos suportes e a forma de extração da parafina daqueles que a utilizaram na sua formação. O tamanho de poro dos suportes gerados com a variação da quantidade de fase líquida ficou aquém do tamanho considerado ideal para o crescimento de tecido ósseo. A porosidade dos arcabouços fabricados com esferas de parafina foi observada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), e seu comportamento foi analisado a partir de ensaios in vitro em solução SBF (simulated body fluid) e em cultura de células. A utilização de esferas de parafina permitiu a formação de poros com tamanho tal que possibilitam potencialmente o crescimento tecidual e celular. / The growth of cells in three-dimensional porous scaffolds has been extensively studied for use in tissue engineering. They guide grow of cells, synthesize extra cellular matrix and other biological molecules, and facilitate the formation of functional tissues and organs. Bone cements has been developed for biomedical applications for a decade approximately. This kind of cement can be prepared mixing a calcium phosphate salt with aqueous solution forming a paste that can react at body temperature generating a hydroxyapatite precipitated (Ca10(PO4)6(OH)2). The chemical and morphological similarity between the cement composition and the mineral part of the bones allows osteoconduction in the tissue with replacement of cement by new bone formed with the advantage to not unchain inflammatory processes and of strange body. The objective of this work was the use of the α-TCP cement for making these scaffolds, through the variation of the amount of liquid phase in the cement and of the use of paraffin spheres as pore source. These spheres were produced by suspension in water solution of poly (vinyl alcohol) and sodium sulphate (Na2SO4). The phases had been analyzed in the synthesized cement and after the reaction of cure of cement, beyond variation of the particle size and the resistance mechanics with the milling time. It was analyzed the porosity of the scaffolds and the extraction of the paraffin in that supports. The pore size of the supports generated with the variation of the amount of liquid phase was on this side of the size considered ideal for the bone tissue growth. The porosity of scaffolds manufactured with paraffin spheres was observed by Scanning Electron Microscopy (SEM), and its behavior was analyzed from test in vitro in SBF solution (simulated body fluid). The use of paraffin spheres allowed the formation of pores size able to permit tissue growth.

O NiTi é uma liga equiatômica de níquel-titânio amplamente utilizada como biomaterial devido às suas propriedades de memória de forma e superelasticidade. Vários estudos de tratamento superficial da liga NiTi têm sido desenvolvidos, visando melhorar a resistência à corrosão, e bloquear a saída do Ni para os tecidos adjacentes. O óxido de titânio (TiO2) pode ser formado na superfície do NiTi, durante o processo de tratamento térmico de memória de forma. A espessura da camada do óxido formado depende do tempo e da temperatura aplicada no tratamento térmico, e esta camada pode ser eficiente protegendo e melhorando a biocompatibilidade do material de base sem a utilização de outros tratamentos superficiais. Neste trabalho avaliou-se o efeito do tempo e da temperatura do tratamento térmico, no crescimento da camada de óxido, nas temperaturas utilizadas no processo de tratamento térmico para dar forma (530 e 570 °C) à liga de NiTi com memória de forma. Os resultados obtidos mostraram que é possível obter morfologias e características distintas para as camadas de TiO2, controlando os parâmetros tempo e temperatura, do processo de memória de forma. Outra questão importante na avaliação de superfícies para aplicação biomédica é a utilização de métodos e parâmetros adequados permitam a caracterização em condições que representem as situações mais próximas daquelas apresentadas pelo fluido corpóreo. No entanto, diferentes autores utilizam eletrólitos distintos para simular o fluído corpóreo em ensaios de caracterização eletroquímica, o que dificulta a correlação dos resultados encontrados nos artigos. No presente trabalho avaliou-se o comportamento eletroquímico de NiTi polido em diferentes soluções, utilizadas na literatura para simular o fluído corpóreo: solução de Hanks, solução de Hanks com sal balanceado (HBSS), solução salina de fluído corpóreo (SBF), solução de Ringer e solução de NaCl 0,9%. O comportamento eletroquímico do NiTi foi avaliado por ensaios de monitoramento do potencial de circuito aberto (OCP) e voltametria cíclica. Os resultados obtidos demonstraram que a liga de NiTi apresenta o mesmo mecanismo de corrosão (corrosão por pitting) em todas as soluções estudadas. No entanto, o potencial de corrosão desenvolvido em cada eletrólito foi diferente, sendo que a liga de NiTi apresentou comportamento mais ativo na solução HBSS. / NiTi is an equiatomic nickel-titanium alloy widely used as biomaterials because of their shape memory and superelasticity properties. Several studies regarding superficial treatments of NiTi alloy have been developed, aiming to improve corrosion resistance, and to block Ni release to adjacent tissues. Titanium oxide (TiO2) can be formed on NiTi surface, during heat treatment of shape memory process. TiO2 is largely studied because its increase corrosion resistance of the alloy. Thickness of oxide layer depends on the temperature that is applied and on the duration of the heat treatment, and this TiO2 layer can be efficient in protecting and improving biocompatibility of the bulk metal without another superficial treatment. In this work it was evaluated the heat treatments duration effects in the oxide growth on the NiTi surface, at the main used temperatures used in the shape process (530 and 570 °C) of shape memory NiTi alloy. Obtained results showed it is possible to obtain distinct morphologies and characteristics of the TiO2 layer by controlling shape memory parameters, as time and temperature. Another important issue in evaluation of surfaces for biomedical application is the use of appropriated parameters and methods that allows the characterization under conditions that represent the environment more similar to body fluid. However, different authors employ distinct electrolytes in electrochemical characterization tests, which makes difficult the correlation between article results. In present work it was evaluated the electrochemical behavior of mechanically polished NiTi in different solutions, used to simulated the body fluid: Hank’s solution, Hank’s balanced salt solution (HBSS), saline body fluid solution (SBF), Ringer’s solution and 0.9% NaCl solution. Electrochemical behavior of NiTi was evaluated by open circuit potential (OCP) monitoring and cyclic voltammetry tests. Obtained results demonstrated that NiTi alloy presents the same corrosion mechanism (pitting corrosion) in all studied solutions. Although, corrosion potential obtained was different in each electrolyte, being the NiTi alloy presented most ative behavior in HBSS solution.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The main objective of this work was investigating the physic-chemical effects of the individual and simultaneous replacement of Ca2+ ions for Mg2+, Sr2+ and Mn2+ onto the crystalline structure of hydroxyapatite (HA). The X-ray analyses indicated that the substitution of Ca2+ for other ions after synthesis caused a remarkable decreasing of the crystallinity index comparatively to the pure HA. The lattice parameters revealed that the addition of Mg2+ and Mn2+ lead to a slight reduction of the cell unit volume. After calcination, o Mn2+ changed its oxidation state being introduced at the PO4 3- sites as MnO4 3- groups. The thermal treatment strongly increased the crystallite growth for all samples, and also promoted the change from elongated crystals before calcination to spherical ones after calcination. The simultaneous insertion of three ions in the HA lattice seemed generate a favorable situation for organizing the apatite crystal once the crystallinity index was the highest among the samples and the measured lattice parameters were quite close to those calculated to the pure HA. The samples containing Sr2+ ((HA-Sr e HA-Mn/Sr/Mg) were denser than those containing Mg2+ (HA-Mg) and Mn2+ (HA-Mn). However, the HA-Sr was more soluble than HA-Mn or HA-Mg. The use of three elements with different ionic radii in substitution to the Ca2+ allowed the creation of a new HA ceramic with a high level of crystallinity and a satisfactory thermal stability for applying in the production of bioceramic devices. / O objetivo principal desse trabalho foi estudar o efeito da incorporação individual e simultânea dos íons Sr2+, Mn2+ e Mg2+ sobre as características físicoquímicas da hidroxiapatita visando sua utilização na engenharia de tecido ósseo. As análises de raio X das cerâmicas produzidas indicaram que a introdução de metais à rede da hidroxiapatita (HA), após a síntese, causou uma diminuição significativa no nível de cristalinidade das amostras em relação à HA padrão. Os parâmetros de rede calculados revelaram que a substituição do cálcio por Mg2+ e Mn2+ levou a uma leve contração da célula unitária, comparando-se à HA pura. Após calcinação, o Mn2+ muda de estado de oxidação entrando na rede cristalina da HA também sob a forma MnO4 3- nos sítios do PO4 3-. A calcinação favoreceu o crescimento dos cristalitos em todas as amostras, e promoveu a mudança de cristais antes alongados para cristais mais esféricos. A introdução dos três íons simultaneamente parece criar uma situação mais favorável à ordenação do cristal, uma vez que o índice de cristalinidade medido foi o mais alto entre as amostras não calcinadas e os parâmetros de rede foram muito próximos àqueles observados para a HA pura. As amostras contendo Sr2+ foram as mais compactas, e as amostras contendo Mg2+ e Mn2+, as mais porosas. No entanto, a HA-Sr foi a mais solúvel das amostras enquanto que a HA-Mn foi a menos solúvel. Assim, a introdução dos três íons à rede da HA possibilitou a criação de um material de elevada estabilidade térmica com potencial para aplicação como uma biocerâmica.

Orientadora: Profa Dra Sônia Maria Malmonge / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, 2017. / Os enxertos vasculares sao comumente usados em procedimentos de revascularizacao, porem existe recorrencia de falhas dos enxertos sinteticos quando usados em areas de baixo fluxo e/ou pressao sanguinea, bem como dificuldade quanto a disponibilidade e disparidade de tamanhos em substituintes autogenos. O objetivo desse trabalho foi o desenvolvimento de arcaboucos para engenharia tecidual de enxertos vasculares de pequeno calibre. O trabalho foi divido em etapas: etapa 1 . para selecionar o(s) polimero(s) mais adequado(s) e tecnica de fabricacao dos arcaboucos; etapa 2 e 3 . para definir as melhores condicoes de processamento; etapa 4 . para a producao dos arcaboucos tubulares (enxertos vasculares), determinar a porosidade aparente, bem como estimar valores de complacencia e pressao de ruptura. A caracterizacao das amostras obtidas nas diferentes etapas foi realizada atraves de imagens de microscopia optica (MO), eletromicrografias de microscopica eletronica (MEV) de varredura com quantificacao de diametro de fibras, ensaios tensao x deformacao sob tracao, e de simulacao computacional dinamica dos fluidos. Foi definido como meta para os arcaboucos a obtencao de estruturas de nanofibras homogeneas livres de contas e valores de propriedades mecanicas proximas aos apresentados pelos vasos naturais. Na Etapa 1, foram selecionados o poli(¿Ã-caprolactona) (PCL) como materia prima e a tecnica de airbrushing como metodo de fabricacao de estruturas fibrosas; na Etapa 2, a pressao de trabalho de 40 PSI foi definida por ser o parametro que resultou em formacao de fibras livres de contas; na etapa 3, o alinhamento de fibras e distancia de 25 cm com coletor rotativo foi definido por resultarem em propriedades mais proximas as dos vasos naturais; e na etapa 4 a condicao de 750 rpm do coletor rotativo, por resultar em arcaboucos com propriedades satisfatorias (complacencia de 12,47 } 2,78 %/100 mmHg; pressao de ruptura de 3483,9 } 358,5 mmHg, e porosidade de 91,07 } 2,69 %). Foi possivel a obtencao de mantas de fibras com diametros em torno de 200 nm tanto para fibras alinhadas quanto nao-alinhadas, com dimensoes na faixa de dimensoes das proteinas estruturais (50 a 500 nm), bem como a obtencao de arcaboucos tubulares promissores para serem usados como enxertos vasculares de pequeno calibre, o que abre perspectiva para a continuacao do estudo. / Vascular grafts are commonly used in revascularization procedures, but there are recurrences when synthetic grafts are used in areas of low blood flow and/or blood pressure, difficulty in the availability as well as disparity of sizes in case of autogenous substituents. The objective of this work was the development of scaffolds for tissue engineering of small caliber vascular grafts. The work was divided in steps: step 1 . to select the most suitable polymer (s) and technique to manufacture the scaffolds; step 2 and 3 . to define the best processing conditions; step 4 . for the production of tubular scaffolds (vascular grafts), to determine the apparent porosity, as well as to estimate values of compliance and burst pressure. The characterization of the obtained samples in the different stages was performed through optical microscopy (OM) images, scanning electron microscopy (SEM) images with fiber diameter quantification, tensile stress x strain tests, and dynamic computational fluid simulation. The goal of the scaffolds was to obtain homogeneous bead-free nanofibrous structures and values of mechanical properties similar to those presented by natural vessels. In Step 1, the poly(¿Ã-caprolactone) (PCL) was selected as the raw material and the airbrushing technique was chosen as a method of manufacturing fibrous structures; in Step 2, the working pressure of 40 PSI was defined as the parameter that resulted in the less beads formation; in step 3, fiber alignment and rotating collectorLs distance of 25 cm was chosen, since resulted in properties closer to those of natural vessels; and in step 4 the 750 rpm rotating collector condition resulted in satisfactory properties (compliance of 12,47 } 2,78 % /100 mmHg, burst pressure of 3483,9 } 358,5 mmHg, and porosity of 91,07 } 2,69 %). It was possible to obtain nanofibers with diameters around 200 nm for both aligned and non-aligned fibers, with dimensions in the range of structural proteins (50 to 500 nm), as well as obtaining tubular scaffolds to be used as small-caliber vascular grafts, which opens the prospect for further study.

Orientadora: Prof.ª Dr.ª Juliana Kelmy Macário Barboza Daguano / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, 2017. / A busca por materiais funcionais que possam desempenhar reparo e/ou regeneracao de tecidos biologicos de maneira satisfatoria tem crescido cada vez mais. Para tal aplicacao, uma classe que vem sendo bem aceita e a de materiais compositos, capazes de aliar propriedades de materiais diferentes. Dentre os polimeros biorreabsorviveis, encontra-se o poli(¿Ã-caprolactona), que vem se mostrando bastante adequado para usos em implantes, devido a caracteristicas biocompativeis e uso ja bastante difundido. O BiosilicatoR, vitroceramica altamente bioativa, tambem tem se mostrado uma excelente alternativa para reparo osseo, alem de outras possiveis aplicacoes. Nesse contexto, o objetivo desse estudo e o desenvolvimento e caracterizacao de filmes bioativos de composito a base de poli(¿Ã-caprolactona) e o BiosilicatoR, inicialmente, para regeneracao de tecido osseo. Este estudo consistiu de duas etapas, onde a primeira foi um estudo piloto, para definicao das condicoes de processamento, e na segunda foi analisado o desempenho dos materiais desenvolvidos. Com a associacao desses dois materiais, foram desenvolvidos compositos (PCL/BS) a partir de duas rotas diferentes. A Rota 1 consiste da tecnica de evaporacao de solvente e a Rota 2 consta da precipitacao de fases seguida por evaporacao de solvente. A caracterizacao foi realizada utilizando as tecnicas de MO, MEV, DRX e DSC. Quanto ao desempenho, foram avaliadas a bioatividade e a degradacao in vitro e propriedades mecanicas por ensaio de tracao. As duas rotas produziram filmes com diferentes morfologias, apresentando graus de cristalinidade distintos (de 30 a 67%), sendo maior a cristalinidade para a rota 2, alem da obtencao de filmes densos e porosos, respectivamente para as Rotas 1 e 2. Os testes em SBF indicaram que a adicao de BS possibilitou a formacao da fase HCA nos compositos apos 7 dias de imersao, atestando a bioatividade dos mesmos, mas nao contribuiu de forma significativa para a degradacao da fase polimerica, ao menos para o tempo de 21 dias. A caracterizacao mecanica mostrou que a Rota 1 originou amostras consideravelmente mais resistentes que a Rota 2, devido a alta porosidade associada a estas, e que a adicao de BS permitiu um aumento do Modulo de Young em torno de 46%, apesar de diminuir a tensao maxima e a tensao de escoamento do material composito. Entretanto, os valores de propriedade mecanica dos materiais desenvolvidos sao compativeis aos dos tecidos biologicos. Por fim, e possivel concluir que parametros de processamento para a obtencao de compositos poli(¿Ã-caprolactona)-BiosilicatoR (PCL/BS) foram bem estabelecidos, possibilitando o desenvolvimento de materiais com caracteristicas distintas, em funcao da rota utilizada, mas independentemente, de interesse a aplicacoes biomedicas. / The search for functional materials thatrepair and/or regenerate of biological tissues in a satisfactory manner has continually risen in the past few years. For such applications, composite materials are each time being more well accepted, capable of merge properties from different materials. Between all the bio-resorbable, one can find the Poly(å-caprolactone), which shows to be suitable to be used as implants, due to its biocompatibility and widespread use. The Biosilicate® is a glass-ceramic highly bioactive that has also shown to be an excellent alternative to bone healing, among others applications. In this context, the purpose of this study is the development and characterization of bioactive composite films based on Poly(å-caprolactone) and Biosilicate®, originally for bone tissue regeneration. Associating these to materials a composite was developed (PCL/BS) from two different routes. This study has two main stages, the first was a pilot study, to define the processing conditions, and the second one analyzedthe materials performance. Route 1 uses the solvent casting technique, and route 2 consists in phase precipitation followed by solvent casting. The characterization was made using OM, SEM, XRD and DSC. For performance evaluation, in vitro bioactivity and degradation and mechanical properties had been analyzed. The two routes produced films with different morphology, showing individual degree of crystallinity (from 30 to 67%).The route 2presented higher crystallinity and porosity, and the route 1 produced denser films. The SBF tests show that the BS addition allowed the formation of HCA phase in the composite, after seven days immersion, proving their bioactivity, but, at the same time, it doesn¿t improve significantly the degradation of the polymeric phase, at least for 21 days tests. The mechanical tests show that route 1 presents samples more resistant than route 2, probably due to it high porosity levels. The addition of BSyielded an increase in the Young¿s modulus of around 46%, although the maximum stress and yield strength were reduced. Nevertheless, the mechanical properties of the developed materials are compatible with the biological tissues. Therefore, it is possible to conclude that the processing parameters to obtain PCL-BS composites were well-established, allowing the development of materials with different characteristics, according to the used route, and with biomedical applications interest.

Materiais poliméricos, como o poliestireno, são largamente usados como biomateriais, tanto na área biomédica como na indústria farmacêutica. Com a especialização do uso destes biomateriais, relata-se um aumento significativo de doenças relacionadas à presença de biofilmes bacterianos na superfície destes materiais. Neste trabalho, placas de microtitulação de poliestireno foram tratadas por imersão em plasma-RF, na mistura padrão N2/H2, a fim de avaliar as modificações superficiais geradas, e a eficiência deste processo na adesão e crescimento de biofilme, produzido pela Staphylococcus epidermidis. A identificação de espécies atômicas e grupos funcionais incorporados à superfície do polímero pelo processo de imersão em plasma, foi realizada pelas técnicas de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) e espectroscopia no infravermelho por refletância total atenuada (ATR-IR). Modificações na morfologia e rugosidade da superfície de PS foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microscopia de força atômica (AFM). A hidrofílicidade da superfície foi analisada por medida de ângulo de contato com água (WCA). Para avaliar a eficiência do tratamento em plasma no crescimento/aderência de biofilme formado pela S. epidermidis foram realizados ensaios de antibiofilme bacteriano. Modificações físico-químicas foram observadas na superfície das amostras por XPS, onde foi constatado o aumento da porcentagem atômica relativa de N e a presença de novas ligações químicas com o aumento do tempo de tratamento. Pela técnica de ATR-IR foi possível identificar a presença de grupos amina e amida. As medidas de microscopia revelaram uma mudança na morfologia e uma redução da rugosidade superficial com o aumento do tempo, e também verificado um aumento do caráter hidrofílico na superfície por WCA. Além disso, a partir de 60 min de tratamento foi alcançada uma alta supressão de adesão de biofilme à superfície do polímero. / Polymeric materials, such as polystyrene, are widely used as biomaterials, both in the pharmaceutical industry and biomedical areas. With the use of more specialized biomaterials, it is reported a significant increase of diseases related to the presence of bacterial biofilms formation on the surface of these materials. In this work, polystyrene microtiter plates were treated by RF plasma immersion, in a N2/H2 standard gas mixture, in order to evaluate the surface modifications and its effects on the adherence and growth of bacterial biofilms produced by Staphylococcus epidermidis. The identification of atomic species and functional groups incorporated into the polymer surface by plasma immersion process was carried out by the techniques of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and attenuated total reflectance infrared spectroscopy (ATR-IR). The changes in morphology and surface roughness of PS were evaluated by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The hydrophilicity of the surface was analyzed by measuring the water contact angle (WCA). Bacterial antibiofilm assays were carried out in order to evaluate the efficiency of plasma treatment on the growth/adherence of the biofilm formed by S. epidermidis. Physical-chemical modifications in the samples surface were found by XPS technique, where an increase in amount of relative atomic percentage of N and the presence of new chemical bonds was observed as a function of the treatment time. Through the ATR-IR spectroscopy was possible to identify the presence of amine and amide groups. The SEM and AFM measurements revealed changes in morphology and a reduction of the surface roughness with increasing time. It is also observed a reduction in the WCA after plasma treatment, indicating that PS surface becomes more hydrophilic. Antibacterial assays, shows that after 60 min of treatment time was achieved a high suppression of biofilm adhesion in the polymer surface.

Orientador: Eliana Aparecida de Rezende Duek / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T07:55:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Esposito_AndreaRodrigues_M.pdf: 4037379 bytes, checksum: 0972d6543df2aa3ece0f74e93c30dfc4 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A engenharia tecidual utilizando células fibrocartilaginosas e arcabouços poliméricos representa uma alternativa para o tratamento de lesões do menisco. Neste estudo, arcabouços de PLDLA/PCL-T (90/10) contendo sacarose (50% m/v) foram obtidos por evaporação de solvente. Fibrocondrócitos provenientes do menisco de coelhos foram isolados e semeados diretamente sobre os arcabouços. Estudos in vitro demonstraram que o arcabouço não apresentou citotoxicidade e permitiu a adesão e o crescimento de fibrocondrócitos, bem como manutenção da síntese de matriz extracelular colágena nos tempos de 7, 14, 21 e 28 dias de cultivo. Os implantes de PLDLA/PCL-T foram realizados no menisco medial do joelho de 20 coelhos, após a meniscectomia total, obtendo-se três tratamentos: arcabouço com pré-cultivo celular por 21 dias, arcabouço sem células e controle. Após 12 e 24 semanas, as análises histológicas dos "neomeniscos" apresentaram a formação de fibrocartilagem nos implantes com os arcabouços. A presença de tecido fibrocartilaginoso maduro com fibras colágenas organizada foi predominantemente observada nos implantes realizados com os arcabouços pré-cultivados em comparação com os implantes sem células após 24 semanas. Este estudo demonstrou que a regeneração de uma importante estrutura fibrocartilaginosa pode ser alcançada utilizando arcabouço polimérico biorreabsorvível e células alógenas dentro dos princípios da engenharia de tecidos / Abstract: Tissue engineering of meniscus using fibrochondrocyte-like cells and bioreabsorbable polymer scaffolds could be an alternative option to treat meniscus injury. In this study PLDLA/PCL-T (90/10) scaffolds containing sucrose (50% m/v) were obtained by casting. Allogeneic meniscal cells were isolated from rabbit meniscus and directly seeded onto the scaffolds. In vitro studies showed that scaffolds did not present cytotoxicity and allowed fibrochondrocytes adhesion and ingrowth, as well as collagen extracellular matrix synthesis at 7, 14, 21 and 28 days of culture. The PLDLA/PCL-T implants were performed in the medial meniscus of 20 rabbit knee after total meniscectomy, obtained three treatments: pre-seeded 21 days scaffold, unseeded scaffold and control. Histology analysis of "neomenisci" sections at 12 and 24 weeks revealed the presence of fibrocartilage in the polymer implants. The presence of mature fibrocartilaginous tissue with organized collagen fibers was predominantly observed in the pre-cultured implants compared to unseeded implants after 24 weeks. This study demonstrates that regeneration of an important fibrocartilaginous structure can be achieved using a bioreabsorbable polymer scaffold and allogeneic cells-based tissue engineering approaches / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica