Orientadores: Rubens Maciel Filho, Paulo Jorge da Silva Bártolo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T08:33:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rezende_RodrigoAlvarenga_D.pdf: 29746268 bytes, checksum: 24e72154795e591bf70b4fc339cf0127 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A busca por soluções que resgatem a saúde e a dignidade de vítimas de acidentes ou com problemas de saúde, como perda ou danos de órgãos, tem motivado uma evolução acelerada da biofabricação. Novos materiais e técnicas de fabricação vêm sendo desenvolvidos rapidamente com o apoio dos recursos computacionais, que se torna parte imprescindível deste processo. O objeto de estudo desta tese vem ao encontro do desenvolvimento de ferramentas computacionais e procedimentos para a biofabricação, o que requer a utilização de um material biocompatível. O material em questão é o alginato, um hidrogel proveniente de algas pardas marinhas e que tem sido amplamente utilizado em diversos setores por mais de cinquenta anos. Uma caracterização mecânica do alginato é realizada, com auxílio de um reômetro de pratos e de um analisador dinâmico mecânico (DMA), bem como uma caracterização do comportamento químico, tal como o seu poder de inchamento (swelling) e o seu processo de reticulação (gelação), a fim de servirem como dados de alimentação para as aplicações das ferramentas computacionais, nomeadamente, o Ansys e a técnica de otimização dos algoritmos genéticos. O Ansys é utilizado na simulação do comportamento de escoamento do alginato puro. Já os algoritmos genéticos, como ferramentas de otimização de propriedades físicas de estruturas em alginato. / Resumo: A busca por soluções que resgatem a saúde e a dignidade de vítimas de acidentes ou com problemas de saúde, como perda ou danos de órgãos, tem motivado uma evolução acelerada da biofabricação. Novos materiais e técnicas de fabricação vêm sendo desenvolvidos rapidamente com o apoio dos recursos computacionais, que se torna parte imprescindível deste processo. O objeto de estudo desta tese vem ao encontro do desenvolvimento de ferramentas computacionais e procedimentos para a biofabricação, o que requer a utilização de um material biocompatível. O material em questão é o alginato, um hidrogel proveniente de algas pardas marinhas e que tem sido amplamente utilizado em diversos setores por mais de cinquenta anos. Uma caracterização mecânica do alginato é realizada, com auxílio de um reômetro de pratos e de um analisador dinâmico mecânico (DMA), bem como uma caracterização do comportamento químico, tal como o seu poder de inchamento (swelling) e o seu processo de reticulação (gelação), a fim de servirem como dados de alimentação para as aplicações das ferramentas computacionais, nomeadamente, o Ansys e a técnica de otimização dos algoritmos genéticos. O Ansys é utilizado na simulação do comportamento de escoamento do alginato puro. Já os algoritmos genéticos, como ferramentas de otimização de propriedades físicas de estruturas em alginato. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Antonio Wilson Sallum / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-17T12:42:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bezerra_BeatrizdeBrito_D.pdf: 1083193 bytes, checksum: 41a17fa873297f7e40818bb7d363d0a6 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O ácido hialurônico (HA) é um importante componente da matriz extracelular e desempenha importante papel na cicatrização. Além de sua função durante o processo cicatricial ele também atua na homeostasia dos tecidos e no reparo ósseo. Devido as suas características propomos este estudo com o objetivo de avaliar o efeito do tratamento de defeitos ósseos com ácido hialurônico em ratos normais e diabéticos. Para este trabalho foram utilizados 64 ratos Wistar machos, sendo que 32 destes animais tiveram um quadro de diabetes induzida por meio de injeção única intraperitoneal de estreptozotocina (STZ) (60mg/Kg). Os animais somente foram considerados diabéticos quando o nível de glicose no sangue ultrapassasse 250mg/dL. Dois defeitos de tamanho crítico, de 5mm de diâmetro, foram confeccionados na calota dos animais e os tratamentos 1) gel de HA a 1%; 2) gel de HA a 1% associado a esponja de colágeno absorvível (ACS); 3) ACS; 4) controle (coágulo sanguíneo) foram aleatoreamente distribuídos entre os defeitos. Após 60 dias do procedimento cirúrgico os animais foram sacrificados e os especimes passaram por processamento histológico para posterior avaliação histométrica. Análise histométrica foi realizada tomando duas medidas lineares nos defeitos: tamanho inicial e tamanho final do defeito. A quantidade de preenchimento do defeito foi obtida pela diferença entre os tamanhos inicial e final do defeito e os dados obtidos analisados estatisticamente. Para análise dos dados foram utilizados o teste t de Student para comparação entres os pesos inicial e final dos animais. O teste ANOVA comparou os níveis glicêmicos dos animais diabéticos antes e após a administração de STZ e no sacrifício, e o teste de Tukey foi utilizado para detectar as diferenças significativas. Para comparação dos tratamentos o teste ANOVA one-way foi usado com o teste de Bonferroni post hoc. O nível de significânica foi estabelecido a 5%. Os animais apresentaram ganho de peso significativo (p<0.05) ao longo do estudo. A indução da diabetes foi bem sucedida, com os níveis glicêmicos ultrapassando 250mg/dL e permanecendo altos até o final dos experimentos (p<0.05). A avaliação histométrica demostrou que o HA associado a ACS acelerou o reparo dos defeitos nos animais normais quando comparado aos demais tratamentos (p<0.05). Nos animais diabéticos o tratamento com HA favoreceu o reparo ósseo dos defeitos quando comparado aos defeitos não tratados e aqueles tratados com HA+ACS (p<0.05), sendo no entanto semelhante ao tratamento com ACS (p>0.05). Dentro dos limites deste estudos pode-se concluir que o HA pode ser utilizado como adjunto no tratamento de defeitos ósseos. / Abstract: Hyaluronic acid (HA) is an important component of extracellular matrix and has an important role in wound healing. Besides its role in wound healing it also participates in tissue hemostasis e bone repair. Due to these characteristics this study was suggested with the aim of evaluating the effects of HA treatment of bone defects in normal and diabetic animals. Sixty-four male Wistar rats were used in this study, and 32 of these animals underwent diabetes induction by a single intraperitoneal injection of streptozotocin (STZ) (60mg/Kg). The animals were considered diabetic only if their glucose levels were higher that 250mg/dL. Two 5mm round defects were created in the calvaria of the animals and four treatments were randomly distributed: 1) 1% HA gel, 2) 1% HA gel soaked absorbable collagen sponge (ACS), 3) ACS and 4) control (blood clot). Sixty days post-surgery the animals were sacrificed and the specimens processed for histometric analysis. Histometric analyses were performed and 2 measurements were taken: initial and final sizes of the defect. The amount of bone fill was calculated as the difference between the initial and final sizes of the defects and the data statistically analyzed. For statistical analysis Student t test was used to compare initial and final body weights. One-way ANOVA test compared glucose levels between diabetic animals before and after STZ injections and at sacrifice, Tukey test was used to identify significant differences. Comparisons between treatments were performed by one-way ANOVA and Bonferroni post hoc. Significance level was set at 5%. The animals had a significant increase in body weight (p<0.05) throughout the study. Diabetes induction was successful with glucose levels exceeding 250mg/dL and remaining high until the end of the study (p<0.05). Histometric analysis showed that HA associated with ACS improved bone healing in normal animals compared to other treatments (p<0.05). In diabetic animals HA treatment showed significantly greater repair than control and HA+ACS treated defects (p<0.05), this treatment was similar to ACS alone (p>0.05), though. Within the limits of this study it can be concluded that HA can be used as an adjunct in the treatment of bone defects. / Doutorado / Periodontia / Doutor em Clínica Odontológica

Orientador: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T22:38:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Solomao_Zenaide_M.pdf: 4852275 bytes, checksum: e8aeb44e410022a37476432c0111160d (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A utilização de biomateriais para substituir, reparar tecidos e órgãos lesados dos seres humanos tem aumentado muito ultimamente devido a diversos fatores como o crescimento da população e a sua maior expectativa de vida. A engenharia tecidual é um campo interdisciplinar que integra princípios da biologia celular e molecular, química, genética, ciências dos materiais e engenharia biomédica, para produzir compósitos tridimensionais inovativos, capazes de substituir tecidos biológicos. O desenvolvimento de novo biomaterial pode ajudar a solucionar este problema, utilizando o método de evaporação de solvente. Este trabalho teve como objetivos: sintetizar e caracterizar o ß-TCP através do método via seca; desenvolver e caracterizar as membranas de poli ('epsilon'-caprolactona) densas e porosas (scaffolds) utilizando dois solventes; preparar e caracterizar os compósitos densos e porosos PCL/ß-TCP; fazer uma avaliação da biocompatibilidade in vitro desses materiais. As seguintes técnicas de caracterização foram utilizadas: MO, MEV, EDS, DRX, TGA,DSC, ensaios mecânicos de tração, teste de viabilidade celular e atividade de fosfatase alcalina. Foi também analisada a sua degradação hidrolitica em solução tampão fosfato (PBS). Essas técnicas foram adequadas para diferenciar as amostras preparadas com os dois solventes utilizados: clorofórmio e diclorometano. Os ensaios mostraram que o último forneceu amostras mais resistentes mecanicamente, mantendo as propriedades térmicas do PCL puro sem alterações, com a adição das partículas do ß-TCP. A biocompatibilidade foi analisada através das normas conhecidas (ASTM e ABNT) e foi possível concluir que os materiais confeccionados são biocompativeis e a atividade de fosfatase alcalina (ALP) favoreceu o crescimento celular na membrana porosa. As avaliações in vitro não mostraram mudanças significativas nas composições preparadas com o solvente clorofórmio. Os materiais estudados possuem um grande potencial para aplicação em substitutos do tecido ósseo / Abstract: The use of biomaterials to replace, repair damaged tissues and organs of humans has greatly increased lately due to various factors such as population growth and greater life expectancy. Tissue engineering is an interdisciplinary field that incorporates principles of molecular and cellular biology, chemistry, genetics, materials science and biomedical engineering to produce innovative three-dimensional composites, capable of replacing tissue. The development of new biomaterial can help solutions this problem by using on whole of evaporation of solvent. This work aimed to synthesize and characterize the ß-TCP by the dry method; develop and characterize the membranes of poly ('épsilon'-caprolactone) porous and dense (scaffolds) using two solvents, to prepare and characterize the dense and porous PCL composites / ß-TCP, perform an evaluation of in vitro biocompatibility of these materials. The following characterization techniques were used: OM, SEM, EDS, XRD, TGA, DSC, mechanical testing, testing cell viability, alkaline phosphatase activity. We also analyzed its hydrolytic degradation in phosphate buffer solution (PBS). These techniques were adequate to differentiate the samples prepared with two solvents used, chloroform and dichloromethane. The tests showed that the samples provided last more mechanically resistant, keeping the thermal properties of pure PCL unchanged with the addition of particles of ß-TCP. The biocompatibility was determined by known standards (ASTM and ABNT) and we can conclude that the materials are biocompatible and made (ALP), promoted cell growth in the porous membrane. The in vitro evaluations showed no significant changes in the compositions prepared with the solvent chloroform. The materials studied have a great potential for application in bone tissue substitutes / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia, Vanessa Petrilli Bavaresco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T02:53:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_FernandaHenriquesdos_M.pdf: 2590038 bytes, checksum: 807936f77ee66231cc661475d6643f25 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Na área médica, para se desenvolver um dispositivo que funcione como implante, deve-se utilizar materiais que sejam compatíveis para funções específicas do corpo humano, e esses são classificados como biomateriais. Neste trabalho, foram determinados os parâmetros que serão aplicados ao laser de infravermelho (condutividade térmica do material, densidade do material e comprimento de onda do laser) utilizado na máquina de prototipagem rápida, a qual será usada para a fabricação do implante. Este implante será composto por um biomaterial polimérico a base de Polivinilalcool (PVAl) e, terá como objetivo a substituição da cartilagem articular mandibular. Estudos já avaliaram as propriedades mecânicas de hidrogéis poliméricos de PVAl mostrando sua aplicabilidade como reparadores da cartilagem articular em articulação de quadril, porém a articulação mandibular é submetida à aplicações de cargas superiores havendo a necessidade de melhoria de suas propriedades mecânica. A mistura física de dois ou mais polímeros é denominada blenda polimérica e seu objetivo é aperfeiçoar ou modificar as propriedades dos materiais adequando-as para uma aplicação específica. A literatura relata que PVAl e Polivinilpirrolidona (PVP) são polímeros miscíveis entre si e, quando não reticulados são solúveis em água. O PVP é um polímero amorfo e autolubrificante, e por isso, foi escolhido para melhorar as propriedades mecânicas do PVAl. Blendas nas composições de 90:10 de PVAl e PVP respectivamente, reticuladas via laser infravermelho utilizando concentração de 2,5% de termoiniciador cianovalérico foram caracterizadas via Espectroscopia do Infravermelho Médio, Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Extração sol-gel. Através desses experimentos foram determinados os parâmetros do laser para posterior utilização na máquina de prototipagem rápida. Foi possível também realizar a cura do material através do laser de infravermelho. A cura foi confirmada através dos outros ensaios realizados / Abstract: In the medical area to develop a device that functions as an implant, one should use materials that are compatible for specific functions of the human body, and these are classified as biomaterials. In this study, we determined the laser parameters that will be applied to the infrared laser (thermal conductivity, material density and wavelength of the laser) in rapid prototyping machine, which will be used to manufacture the implant. This implant is a polymeric biomaterial based on polyvinylalcool (PVAl) and will aim to replace the articular cartilage of the mandible. Studies have evaluated the mechanical properties of polymeric hydrogels PVAl showing its applicability as repairing articular cartilage in hip joint, but the mandibular joint is subjected to loads greater than applications having the need to improve their mechanical properties. The physical mixture of two or more polymers is called polymer blend and its goal is to improve or modify the properties of materials making them suitable for a specific application. The literature reports that PVAl and PVP polymers are miscible and, when not crosslinked, are soluble in water. PVP is an amorphous polymer and selflubricating, and therefore was chosen to improve the mechanical properties of PVAl. Blends in the compositions of 90:10 PVAl and PVP respectively, crosslinked using infrared concentration of 2.5% termoiniciador cianovaléric were characterized by mid-infrared spectroscopy, Differential Scanning Calorimetry (DSC), Scanning Electron Microscopy (SEM) and sol-gel fraction. Through these experiments were determined laser parameters for subsequent use in rapid prototyping machine. It was also possible to realize the cure of material through the infrared laser. The cure was confirmed by other tests / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Vitor Baranauskas, William Dias Belangero / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-18T04:41:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_AnaAmelia_D.pdf: 6206304 bytes, checksum: 977d7fa603d9906b66ff83abcb8b5466 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O hidrogel de polivinil álcool puro e reforçado com duas diferentes nanopartículas de carbono, produzidas pelo método de deposição química a partir da fase vapor, foi avaliado por ensaios in vitro e in vivo, para verificar seu potencial de uso para tratamento de defeitos osteocondrais. A caracterização das nanopartículas foi feita por microscópio Raman, microscopia eletrônica por emissão de campo e microscopia eletrônica de alta transmissão. Foi avaliada a citotoxicidade dos materiais com células do Vero do tipo fibroblasto e células-tronco mesenquimais derivadas da medula óssea de ratos Wistar-kyoto por ensaios de viabilidade e análise citoquimica e a diferenciação osteogênica pela atividade da enzima fosfatase alcalina e corante vermelho de alizarina. Os materiais foram implantados por 3 e 12 semanas em defeitos osteocondrais de ratos Wistar e analisados por microscopia eletrônica de varredura, microscopia óptica, ensaio mecânico de indentação e espectrometria de fluorescência de raios X. Os resultados sugerem que os materiais não interferiram na viabilidade e morfologia de nenhum tipo celular. Foi identificada a atividade da enzima fosfatase alcalina e formação de matriz orgânica mineralizada. Após implante os materiais não apresentaram sinais de desgaste ou mudança de cor. A região de interface apresentou tecido conjuntivo denso e ósseo neoformado após 3 e 12 semanas. Foi observado aumento do módulo de fluência e maior concentração de cálcio nos materiais ao longo do tempo. Os resultados indicaram que os hidrogéis com nanopartículas de carbono não interferiram na atividade metabólica de ambas as células e na diferenciação osteogênica das células mesenquimais. O desempenho destes materiais pode ser considerado melhor que o hidrogel sem nanopartículas / Abstract: Poly(vinyl alcohol) hydrogel pure and reinforced with two different carbon nanoparticles, produced by hot-filament chemical vapor deposition method, was evaluated by in vitro and in vivo assays, to assess its potential employment for the treatment of osteochondral defects. Nanoparticles characterization was done by Raman microscope, field emission scanning electron microscopy and high-resolution transmission electron microscopy. It evaluated the cytotoxicity of the materials with Vero fibroblast-type cellular and mesenchymal stem cells derived from bone marrow of Wistar-Kyoto rats by assays of viability and citochemistry analyses and osteogenic differentiation by alkaline phosphatase activity and alizarin red staining. The materials were implanted by 3 and 12 weeks in the osteochondral defects of Wistar rats and analyzed by scanning electron microscopy, optical microscopy, creep indentation and X-ray fluorescence spectroscopy. The results suggest that the materials didn't interfere in the viability and morphology of any cell type. Alkaline phosphatase activity and nodules of mineralized organic matrix formation was identified. After implantation the materials did not showed signs of wear or color change. The interface region showed connective dense tissue and bone tissue neoformed after 3 and 12 weeks. It was observed increased of creep module and more concentration of calcium of samples over time. The results indicate that the hydrogels with carbon nanoparticles not interfere in metabolic activity of both cells and osteogenic mesenchymal differentiation. The performance of these materials can be considered better than the hydrogel without nanoparticles / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Angela Maria Moraes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T05:50:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dallan_PaulaRulfMarreco_D.pdf: 8244755 bytes, checksum: 6daf189fe9255ded7946b05fde2994d7 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A quitosana é um polissacarídeo atóxico, biocompatível e biodegradável, que possui propriedades antimicrobiana e cicatrizante e, em decorrência destas propriedades, apresenta grande potencial de uso na confecção de biomateriais. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi a realização de um estudo sistemático quanto à influência da concentração da solução de partida de quitosana no custo e nas características físicas (morfologia, espessura, grau de hidratação e cristalinidade), mecânicas (resistência mecânica e ductilidade) e biológicas (resistência à degradação enzimática, adesão e proliferação celular) de membranas densas de quitosana para uso no tratamento de queimaduras, bem como quanto ao efeito da substituição de parte da quitosana utilizada na formulação dos materiais por quitina e/ou glicerol. A influência da técnica de esterilização nas características das membranas sintetizadas (morfologia, espessura, propriedades mecânicas e citotoxicidade) foi avaliada utilizando-se três diferentes agentes de esterilização (etanol a 70%, óxido de etileno e radiação gama). O óxido de etileno foi aquele que apresentou os resultados mais promissores em termos de manutenção das características iniciais dos biomateriais sintetizados, sendo, portanto, selecionado como o agente de esterilização das membranas de quitosana obtidas ao longo do desenvolvimento deste trabalho. O estudo sistemático das características das membranas densas de quitosana contendo quitina e/ou glicerol em suas composições mostrou que o uso de uma solução de quitosana mais concentrada (2,5% m/m) eleva o custo das membranas, mas, em contrapartida, confere a estes materiais, maior espessura no estado úmido, resistência mecânica e ductilidade além de dificultar a degradação dos mesmos quando em presença da enzima lisozima, característica esta importante quando do uso destes materiais como curativos temporários não biodegradáveis. A substituição de parte da quitosana por quitina permite a obtenção de membranas de menor custo, porém com capacidade de absorção de líquidos e propriedades mecânicas inferiores às observadas para as membranas formadas exclusivamente por quitosana. Tal substituição promove ainda aumento da espessura (seca e úmida) dos materiais bem como redução na cristalinidade dos mesmos, além de torná-los mais susceptíveis à ação da lisozima. Assim como quando da substituição por quitina, o uso do glicerol reduz o custo das membranas bem como a espessura úmida, a cristalinidade e o tempo de degradação das mesmas quando em presença da lisozima. Nenhuma das composições sintetizadas mostrou-se favorável à adesão de células Vero em suas superfícies. A análise global dos resultados indicou que a maioria das composições apresentou características adequadas para utilização como curativos temporários não biodegradáveis sendo as membranas compostas somente por quitosana e obtidas a partir de uma solução a 2,5%, aquelas que mostraram os resultados mais promissores de uso para esta finalidade. Ensaios complementares de determinação da permeabilidade destes materiais ao vapor d¿água e ao oxigênio mostraram que os mesmos apresentavam valor adequado quanto à passagem do vapor d¿água, porém comportamento aquém do desejado quanto à passagem do oxigênio. Para suprir tal deficiência, membranas de quitosana do tipo densas de menor espessura e membranas do tipo porosas foram sintetizadas, porém, apenas a porosidade apresentou influência na propriedade em estudo. Palavras-chave: quitosana, quitina, glicerol, biomaterial, membrana, curativo, queimadura / Abstract: Chitosan is an atoxic, biocompatible and biodegradable polysaccharide with bacteriostatic and healing properties showing potential use in biomaterial synthesis. In this context, the aim of this work was to study the effects induced by chitosan solution concentration and by chitin and glycerol incorporation in the total raw material cost, physical (morphology, thickness, cristallinity and swelling ratio), mechanical (tensile strength and percentage of strain at break) and biological properties (resistance to enzymatic degradation, cell adhesion and proliferation) of dense chitosan membranes with potential use as burn dressings. The influence of sterilization technique on the chitosan membrane characteristics (morphology, thickness, mechanical properties and cytotoxicity) was evaluated using three different sterilization agents (70% ethanol, ethylene oxide and gamma radiation). According to the results obtained, ethylene oxide was considered the most adequate agent to sterilize chitosan membranes since it kept their starting characteristics having been chosen as the sterilizing agent of the biomaterials obtained in this work. The systematic study concerning the effects induced by chitosan solution concentration and by chitin and glycerol incorporation on dense chitosan membranes showed that the use of the most concentrated chitosan solution (2.5% w/w) increases the biomaterials cost but improves the membranes wet thickness, mechanical resistance and ductility, and reduces the degradation degree of the materials after two months of exposure to lysozyme, an important characteristic for biomaterials used as temporary non-biodegradable burn dressings. Chitin incorporation reduces the membranes cost but decreases their swelling ratio and mechanical properties if compared to the membranes composed exclusively by chitosan. Such incorporation also promotes an increase in membranes thickness (dry and wet), reduction in their cristallinity as well as an increase in the materials degradability after exposure to lysozyme. Glycerol incorporation reduces the membranes cost, wet thickness and cristallinity and increases the membranes degradability after exposure to lysozyme. Strong cell adhesion was not observed in any of the tested membrane formulations. The overall results indicate that the majority of the prepared membranes meet the performance requirements of temporary non-biodegradable burn dressings and the membranes composed exclusively by chitosan obtained using the most concentrated chitosan solution showed the most appropriated results for this application. Despite showing adequate characteristics concerning the water vapor permeability, this formulation did not present high enough oxygen permeability. To overcome this drawback, dense chitosan membranes with lower thickness and porous chitosan membranes were produced but only the porosity has effectively shown influence in this property / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Paulo Pinto Joazeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-07T01:42:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lucchesi_Carolina_M.pdf: 3174282 bytes, checksum: b63549c83e46027b51da37ffd45ad2d7 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O copolímero Poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) (PHBV) tem sido intensamente estudado como substrato para a engenharia de tecidos, sendo conhecido como um poliéster hidrofóbico. A modificação da superfície por plasma é uma técnica efetiva e econômica para os materiais e tem ganhado crescente interesse da engenharia biomédica, por melhorar a biocompatibilidade da superfície. Neste estudo, avaliou-se as vantagens da modificação da superfície de membranas de PHBV tratadas por plasma de Oxigênio e Nitrogênio a fim de acelerar o processo de adesão e proliferação celular. O PHBV foi dissolvido em c1oreto de metileno à temperatura ambiente. Membranas de PHBV foram submetidas ao tratamento de plasma de Oxigênio e Nitrogênio, através de um gerador de plasma. As membranas foram esterilizadas por radiação UV por 30 min e colocadas em placas de 96 poços. Células Vero foram semeadas sobre as membranas, sendo determinada a proliferação celular sobre as matrizes, a citotoxicidade e adesão celular. Após 2, 24,48 e 120h de incubação, o crescimento e proliferação dos fibroblastos foram observados por microscopia eletrônica de varredura (MEV). As análises das membranas indicaram que o tratamento por plasma aumentou o ângulo de contato e a rugosidade, alterando a morfologia da superfície, e conseqüentemente, melhorou ocomportamento hidrofílico do polímero. A microscopia eletrônica de varredura das células Vero mostrou que as modificações da superfície proporcionaram melhor adesão, espalhamento e proliferação celular. O tratamento da superfície do polímero somado às suas propriedades químicas é um caminho para obtenção de estruturas aplicáveis a engenharia de tecido / Abstract: The copolymers poly(3-hydroxybutyric acid-co-3-hydroxyvaleric acid) (PHBV) are being intensely studied as a tissue engineering substrate. It is know that Poly(hydroxybutic) (PHB) and their copolymers are quite hydrophobic polyesters. Plasma-surface modification is an effective and economical surface treatment technique for many materiaIs and of growing interest in biomedical engineering. In this study we investigate the advantages of oxygen and nitrogen plasma treatment to modify the PHBV surface to enable the acceleration of Vero cell adhesion and proliferation. PHBV was dissolved in methylene chloride at room temperature. The PHBV membranes were modified by oxygen or nitrogen-plasma treatments using a plasma generator. The membranes were sterilized by UV irradiation for 30 min and placed in 96-well plates. Vero cells were seeded onto the membranes and their proliferation onto the matrices was also determined by cytotoxicity and cell adhesion assay. After 2, 24, 48 and 120h of incubation, growth of fibroblasts on matrices was observed by scanning electron microscopy (SEM). The analyses of the membranes indicated that the plasma treatment increased the contact angle and their roughness, it also changed the surface morphology, and consequently, enhanced the hydrophilic behavior of PHBV polymers. Scanning electron microscopy analysis of Vero cell adhered to plasma treated PHBV showed that the modified surface had allowed better cell attachment, spreading and growth than the untreated membrane. This combination of surface treatment and polymer chemistry is a valuable guide to prepare appropriated surface for tissue engineering application / Mestrado / Histologia / Mestre em Biologia Celular e Estrutural

Orientadores: Cesar Costapinto Santana, Marisa Masumi Beppu / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-07T05:42:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Torres_MarcoAntonio_D.pdf: 1417582 bytes, checksum: 10045a785cc6ab8b5ff6c19e8efd00d0 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste trabalho foram produzidas microesferas de quitosana com tamanho controlado e porosidade influenciada pela técnica de atomização e coagulação. As condições de produção foram definidas pelo planejamento de experimentos. As microesferas obtidas foram modificadas quimicamente com anidrido acético, epicloridrina e glutaraldeído com objetivos de melhorar suas características iniciais de resistência e estabilidade. As possibilidades de uso apresentadas por essas matrizes se devem ao reconhecimento observado entre adsorbato e adsorvente e à realização de modificações químicas e estruturais. Após essas modificações as microesferas obtidas foram analisadas quanto às suas propriedades estruturais, capacidade de adsorção e dessorção. As microesferas foram utilizadas em sistemas de adsorção em banho finito e coluna de leito fixo. Os adsorbatos utilizados foram as proteínas BSA, lisozima e um concentrado protéico (condição real) obtido do soro do leite. As proteínas BSA e lisozima apresentam pontos isoelétricos distintos de 4,8 e 11, respectivamente, permitindo assim avaliar o sistema adsorvente-adsorbato pelas isotermas de adsorção, cinética de equilíbrio, capacidade de dessorção e regeneração dos adsorventes, em condições distintas de pH. O modelo de Langmuir descreveu bem os valores de adsorção obtidos experimentalmente. As capacidades máximas de adsorção para as proteínas BSA e lisozima foram de 9,24 mg/g e 11,95 mg/g, respectivamente, utilizando as microesferas de quitosana reticuladas com glutaraldeído. Os maiores valores de adsorção foram encontrados próximos aos pontos isoelétricos, mostrando que as interações eletrostáticas, fundamentais para o processo em toda a faixa de pH estudada, não estão agindo isoladamente no sistema. Comparando-se os métodos de tanque agitado e coluna de leito fixo foi possível observar diminuição significativa na adsorção e dessorção da solução artificial de proteínas do primeiro para o segundo método. Esses resultados podem ser explicados por limitações no tamanho da coluna do leito, tempo de residência e conseqüentemente pela baixa transferência de massa. Com um extrato real ocorreu diminuição, mais significativa ainda, da capacidade de adsorção quando comparado com a solução artificial de proteínas. Estes resultados refletem a complexidade das interações e a existência de competição pelos sítios de adsorção da superfície interna e externa das microesferas de quitosana reticuladas com glutaraldeído. Essa competição ocorre possivelmente entre as proteínas do extrato e outros grupos moleculares / Abstract: This work is concerned with production of chitosan microspheres with sizes controlled and porosity influenced by spraying and coagulation process. The production conditions were defined through experimental planning. The microspheres were modified chemically with glutaraldehyde, epichlorohydrin and acetic anhydride in order to improve its initial characteristics of resistance and stability. The possibilities of use exhibited by these matrices are due to recognition adsorbate-adsorbent and the accomplishments these chemical and structural modifications. Soon after the gotten microspheres their structural, adsorption and dessorption properties were analyzed. The microspheres were used in adsorption system in two methods: stirred tank and fixed bed. The adsorbates used were the BSA and lysozyme proteins and a proteinic extract from milk serum. The BSA and lysozyme proteins have different isoeletric points, 4.8 and 11, respectively. This allowed study the adsorbent­absorbate system by adsorption isotherms, equilibrium kinetics, dessorption capability and regeneration of adsorbents, in different conditions of pH. The Langmuir described well the experimental values of capacity of adsorption. The maximum adsorption capacities were 9,24 mg/g and 11,95 mg/g for BSA and lysozyme proteins, respectively. The higher values of adsorption were found close to the isoelectric points, showing that the electrostatic interactions, important to the process during all pH range studied, it are not acting alone in the system. Comparing the methods of stirred tank with fixed bed happened significant reduction in the adsorption and dessorption from proteins artificial solution. These results may be explained by the limitations in the size of column, time of residence and consequently in the mass transfer. With a real extract occurred important reduction of the adsorption capacity when compared with synthetic proteins. These results show the complexity of the interactions and the competition between the extract proteins and others chemical groups by adsorption sites in the internal and external surface of chitosan microspheres crosslinked with glutaraldehyde / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutor em Engenharia Química

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The main objective of this work was to study the individual and simultaneous incorporation of Zn2+ and Ag+ ions and their effects on physical-chemical characteristics of the hydroxyapatite (HA) for their application in bone tissue engineering. The chemical analyses confirmed the presence of 0.10% of Zn2+ and 0.13% of Ag+ (relatively to the quantity of Ca2+ ions). The insertion of the metal ions into HA did not cause significant modifications in the crystallinity index compared to pure HA. In the same way, no phase transformation was verified after insertion. No effect was noticed on the lattice parameters after the insertion of Zn2+ comparatively to those calculated to the pure HA. Conversely, the insertion of Ag+ induced a remarkable contraction of the unit cell volume. The thermal treatment strongly increased the crystallite growth for all samples, and also promoted the change from stretched crystals before calcination to spherical ones after calcination. The immersion of the specimens in the simulated body fluid (SBF) allowed the incorporation of carbonate into the HA structure, causing a significant reduction in the crystallite size, accompanied by a stretched and crystallinity index. / O principal objetivo desse trabalho foi estudar a incorporação individual e simultânea dos íons Zn2+ e Ag+ e seus efeitos sobre as características físico-químicas da hidroxiapatita (HA) visando sua aplicação na engenharia tecidual óssea. Análises químicas confirmaram a presença de 0,10% de Zn2+ e 0,13% de Ag+ (em relação à quantidade de Ca2+ presente). A síntese da HA enriquecida com os metais não causou modificações significativas do índice de cristalinidade em relação a HA pura e nem induziu a transformação de fases das amostras, após calcinação. O Zn2+ não afetou de forma significativa os parâmetros de rede em relação àqueles calculados para a HA pura. Já a entrada do Ag+ produziu uma grande contração da célula unitária. Com relação ao alongamento do cristal, foi possível observar que após a calcinação houve uma tendência dos cristais em adquirir formas mais esféricas. A imersão das amostras em solução simuladora do plasma sanguíneo (SBF) proporcionou a entrada de carbonato na HA, provocando ainda uma redução significativa do tamanho dos cristalitos, acompanhada de uma diminuição no alongamento e no índice de cristalinidade em relação aquelas que não entraram em contato com a solução.

Orientadores: Maria do Carmo Alberto-Rincon, Paulo Pinto Joazeiro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-08T13:27:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_DeboraReginaMachado_D.pdf: 11484449 bytes, checksum: bfe84eec483f10c38fb1eb8fdfd9da3d (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A utilização de biomateriais para a reparação de tecidos tem exigido o entendimento de seu comportamento in vivo. Com o intuito de avaliar a interação célula-polímero in vivo e in vitro, membranas de PLLA contendo 7% de plastificante tri-etil-citrato foram obtidas para análise pelo método de evaporação de solvente. Discos desse material foram implantados no tecido subcutâneo dorsal de ratos e retirados após um período de 2 a 180 dias de implante, processados para embebição em: a) parafina, para detecção de fibras reticulares; imunocitoquímica, utilizando-se anticorpos anti-vimentina, a-actina de músculo liso e anti-colágeno III; e análise morfométrica da incidência temporal de células gigantes; e b) resina k4M, para detecção ultraestrutural de filamentos de vimentina. Quanto à análise in vitro, fibrocondrócitos de menisco de coelhos foram extraídos e cultivados em membranas de PLLA e em lamínulas para avaliar a viabilidade da aplicação dessas membranas como substrato para crescimento celular. A análise in vitro foi realizada após 3, 8, 12, 15 e 18 dias de cultivo através de microscopia de luz e eletrônica de varredura. Os resultados da análise in vivo mostraram a deposição de fibras reticulares no interior da membrana, presença de grande número de fibroblastos e células endoteliais marcadas com anti-vimentina, além de células gigantes com expressão diferencial de vimentina e miofibroblastos na cápsula. Os resultados estatísticos da análise morfométrica da incidência temporal dessas células mostrou aumento gradual do número de células gigantes, bem como de núcleos ao longo do tempo, atingindo um platô nos períodos mais tardios após a implantação. A análise in vitro mostrou que os fibrocondrócitos aderem, diferenciam-se principalmente em células condrocíticas, e produzem grande quantidade de elementos fibrilares da matriz extracelular para formar um tecido fibroso altamente organizado que ocupa principalmente as bordas laterais e lisas da membrana. Na cultura de fibrocondrócitos em lamínulas, notou-se que as células adquirem uma morfologia predominantemente do tipo fibroblástica, com deposição de elementos fibrilares. Membranas de PLLA mostraram sustentar por um período maior a viabilidade de fibrocondrócitos in vitro, estimulando a formação de um tecido fibroso organizado, quando comparado a sistemas de cultivo em lamínulas / Abstract: The use of biomaterials for tissue repair has been demanding the understanding of his in vivo behavior. To evaluate the in vivo and in vitro polymer-cell interaction, PLLA membranes containing 7% of plasticizer were obtained by casting. Discs of this material were introduced in the subcutaneous dorsal tissue of mice and withdrawn after a period from 2 to 180 days of implant, processed by embedding in: a) paraffin, for detection of reticular fibers; immunocytochemistry, by using antibodies against vimentin, smooth muscle¿s a-actin, and type III collagen; and morphometric analysis of the temporary incidence of giant cells; and b) resin k4M for ultrastructural detection of vimentin filaments. For the in vitro analysis, fibrochondrocytes of rabbit¿s meniscus were extracted, and cultivated in membranes of PLLA and in glass coverslips to value the viability of the application of these membranes as substrate to cellular growth. The in vitro analysis was carried out after 3, 8, 12, 15 and 18 days of cultivation through light and electron microscopy. The results of the in vivo analysis showed the deposition of reticular fibers inside the membrane, presence of great number of fibroblasts and endothelial cells marked with anti-vimentin, besides giant cells with differential expression of vimentin, and myofibroblasts in the capsule. The statistical results of the morphometric analysis of the temporary incidence of these cells showed gradual increase of the giant cells number, as well as of nucleus number in these cells along the time, reaching a plateau in the late periods after the implantation. The in vitro analysis showed that the fibrochondrocytes adhere to the membrane, and that they differentiates mainly in chondrocytic cells, and produce large amount of extracellular matrix fibers to form a highly organized fibrous tissue that occupies principally the side and smooth edges of the membrane. In the fibrochondrocytes culture in glass coverslips, it was noticed that the cells acquire a predominantly fibroblastic-like morphology, with deposition of matrix fibers. Membranes of PLLA sustained the in vitro fibrochondrocytes viability for a bigger period of time, stimulating the formation of a fibrous organized tissue when compared to glass coverslips cultivation systems / Doutorado / Histologia / Doutor em Biologia Celular e Estrutural