A perda ou falha de um órgão ou tecido é um dos problemas mais severos da saúde humana. A engenharia de tecidos, definida como o cultivo e adesão de células humanas in vitro em um scaffold ou arcabouço, surge como uma alternativa viável para reposição de órgãos e tecidos. Estas células proliferam, migram e se diferenciam num tecido específico enquanto produzem os componentes de matriz extracelular (ECM) necessários para criar este tecido. A obtenção de scaffolds fibrosos a partir da blenda polimérica de Poli (Ácido Láctico-co-Glicólico) (PLGA) e Poliisopreno (PI) é proposta como uma alternativa à engenharia de tecidos moles. Este material foi processado como estrutura fibrosa por meio de métodos de gotejamento (FD) e electrospinning (FS). Caracterização físico-química foi aplicada à blenda e às fibras geradas. Também foi averiguada a viabilidade das fibras em culturas de mioblastos murinos, fibroblastos dérmicos humanos, condrócitos bovinos e hepatocarcinomas. Nota-se que o processo de obtenção da blenda não apresentou alterações na estrutura química dos polímeros, sendo apontada também a imiscibilidade entre eles. A ductilidade do material foi apontada como efeito da presença de PI na blenda, embora esta composição apresente similar molhabilidade entre a mistura e os polímeros puros. As fibras geradas por electrospinning geraram um scaffold com menor porosidade do que as fibras obtidas por gotejamento, mesmo apresentando um diâmetro menor e uma orientação paralela entre fibras. As fibras obtidas por gotejamento apresentaram fibras emaranhadas de maior diâmetro, mas maior tammanho de poros, gerando scaffolds de maior porosidade. As propriedades mecânicas de ambos scaffolds indicam sua aplicação enquanto substitutos de tecidos moles. Ensaios de viabilidade celular condenaram o uso das fibras FS, uma vez que estas apresentaram solvente residual no interior da fibra, causando indesejada lise celular. As fibras FD apresentaram resultados de adesão e proliferação adequados para mioblastos, fibroblastos e condrócitos, porém os resultados foram considerados impróprios para hepatócitos. / The lost or failure of an organ or tissue is one of the most severe problems in human health. Tissue engineering, defined as the seeding and adhesion of human cells in vitro over a scaffold, arises as an viable alternative for reproduction of organs and tissues. These cells proliferate, migrate and differentiate into a specific tissue while producing extracellular matrix components. The obtaining of fibrous scaffolds from a polymeric blend of Poly (Lactic-co-Glycolic Acid) (PLGA) and Polyisoprene (PI) is proposed as an alternative to soft tissue engineering. This material was processed as a fibrous structure through dripping (FD) and electrospinning (FS) methods. Physical-chemical characterization was applied to the blend and to the generated fibres. Fibres viability was also observed for murine myoblasts, human dermal fibroblasts, bovine chondrocytes and hepatocellular carcinoma cultures. It was noticed that the blending process didn't have any influence over polymer's chemical structure, being observed the immiscibility between the raw materials. Blend's ductile behaviour was pointed out as an effect of PI presence, although this mixture presents similar wettability to the one presented by these raw polymers. Fibres obtained by electrospinnig generated a scaffold with smaller porosity, even presenting fibres with smaller diameter and a parallel organized topography. The fibres obtained by dripping presented a tangled structure of thicker fibres, but assembling a scaffold with higher porosity and inner space. Mechanical properties of both scaffolds indicate their applicability as soft tissue substitutes. Cell viability assays condemn the use of FS fibres, seen that they present residual solvent trapped into the fibre, causing undesirable cell lysis. On the other hand, FD fibres presented positive adhesion and proliferation results for myoblasts, fibroblasts and chondrocytes cell lines, however the results were consider inappropriate for hepatocytes.

A perda ou falha de um órgão ou tecido é um dos problemas mais severos da saúde humana. A engenharia de tecidos, definida como o cultivo e adesão de células humanas in vitro em um scaffold ou arcabouço, surge como uma alternativa viável para reposição de órgãos e tecidos. Estas células proliferam, migram e se diferenciam num tecido específico enquanto produzem os componentes de matriz extracelular (ECM) necessários para criar este tecido. A obtenção de scaffolds fibrosos a partir da blenda polimérica de Poli (Ácido Láctico-co-Glicólico) (PLGA) e Poliisopreno (PI) é proposta como uma alternativa à engenharia de tecidos moles. Este material foi processado como estrutura fibrosa por meio de métodos de gotejamento (FD) e electrospinning (FS). Caracterização físico-química foi aplicada à blenda e às fibras geradas. Também foi averiguada a viabilidade das fibras em culturas de mioblastos murinos, fibroblastos dérmicos humanos, condrócitos bovinos e hepatocarcinomas. Nota-se que o processo de obtenção da blenda não apresentou alterações na estrutura química dos polímeros, sendo apontada também a imiscibilidade entre eles. A ductilidade do material foi apontada como efeito da presença de PI na blenda, embora esta composição apresente similar molhabilidade entre a mistura e os polímeros puros. As fibras geradas por electrospinning geraram um scaffold com menor porosidade do que as fibras obtidas por gotejamento, mesmo apresentando um diâmetro menor e uma orientação paralela entre fibras. As fibras obtidas por gotejamento apresentaram fibras emaranhadas de maior diâmetro, mas maior tammanho de poros, gerando scaffolds de maior porosidade. As propriedades mecânicas de ambos scaffolds indicam sua aplicação enquanto substitutos de tecidos moles. Ensaios de viabilidade celular condenaram o uso das fibras FS, uma vez que estas apresentaram solvente residual no interior da fibra, causando indesejada lise celular. As fibras FD apresentaram resultados de adesão e proliferação adequados para mioblastos, fibroblastos e condrócitos, porém os resultados foram considerados impróprios para hepatócitos. / The lost or failure of an organ or tissue is one of the most severe problems in human health. Tissue engineering, defined as the seeding and adhesion of human cells in vitro over a scaffold, arises as an viable alternative for reproduction of organs and tissues. These cells proliferate, migrate and differentiate into a specific tissue while producing extracellular matrix components. The obtaining of fibrous scaffolds from a polymeric blend of Poly (Lactic-co-Glycolic Acid) (PLGA) and Polyisoprene (PI) is proposed as an alternative to soft tissue engineering. This material was processed as a fibrous structure through dripping (FD) and electrospinning (FS) methods. Physical-chemical characterization was applied to the blend and to the generated fibres. Fibres viability was also observed for murine myoblasts, human dermal fibroblasts, bovine chondrocytes and hepatocellular carcinoma cultures. It was noticed that the blending process didn't have any influence over polymer's chemical structure, being observed the immiscibility between the raw materials. Blend's ductile behaviour was pointed out as an effect of PI presence, although this mixture presents similar wettability to the one presented by these raw polymers. Fibres obtained by electrospinnig generated a scaffold with smaller porosity, even presenting fibres with smaller diameter and a parallel organized topography. The fibres obtained by dripping presented a tangled structure of thicker fibres, but assembling a scaffold with higher porosity and inner space. Mechanical properties of both scaffolds indicate their applicability as soft tissue substitutes. Cell viability assays condemn the use of FS fibres, seen that they present residual solvent trapped into the fibre, causing undesirable cell lysis. On the other hand, FD fibres presented positive adhesion and proliferation results for myoblasts, fibroblasts and chondrocytes cell lines, however the results were consider inappropriate for hepatocytes.

Micropartículas formadas por blendas de P(HB-HV) com PCL apresentam aumento da porosidade com o aumento do percentual de PCL. Considerando-se a influência de poros na velocidade de liberação de fármacos, bem como a ausência de estudos que correlacionem quantitativamente perfis de liberação e características morfológicas de micropartículas de P(HB-HV), o objetivo desse trabalho consistiu na preparação e caracterização de micropartículas de P(HB-HV) e P(HB-HV)/PCL em diferentes proporções, buscando-se essa correlação para perfis de liberação de dois fármacos-modelo lipofílicos e ionizáveis (diclofenaco e indometacina). A técnica de emulsificação/evaporação do solvente foi empregada na preparação das micropartículas, com eficiência de encapsulação de cerca de 85 %. As micropartículas apresentaram formato esférico e interior oco. O diâmetro médio dos sistemas (122 μm a 273 μm) foi dependente da concentração de PCL, apresentando polidispersão inferior a 1,8. A metodologia de preparação das micropartículas influenciou no processo de cristalização do P(HB-HV). Adicionalmente, a indometacina atuou como um antiplastificante desse polímero. A liberação dos fármacos foi sustentada, cuja velocidade aumentou com o aumento da concentração de PCL. Tais perfis foram descritos por uma equação biexponencial. A partir do ajuste dos dados de liberação à equação de Baker-Lonsdale, determinou-se o produto DCs,m entre o coeficiente de difusão aparente dos fármacos e sua solubilidade na matriz. O logaritmo natural de DCs,m foi diretamente proporcional ao percentual de PCL. Além disso, o fator de porosidade-tortuosidade relativo mostrouse inversamente proporcional à razão entre a área superficial e o quadrado do raio das micropartículas. A partir dos resultados desse estudo, sugeriu-se que o diclofenaco encontra-se associado às micropartículas de P(HB-HV) e P(HB-HV)/PCL na forma de aglomerados nanométricos, enquanto que a indometacina é solubilizada pela matriz polimérica. Além disso, demonstrou-se que o controle da liberação pode ser efetuado pela modulação da morfologia das micropartículas. / Microparticles composed of P(HB-HV)/PCL demonstrate an increase in porosity with a concomitant increase in PCL concentration. Several reports indicate that pores are able to increase the rate of drug delivery. Up to now, there is a lack of information regarding the correlation between the drug release profiles and the P(HB-HV) microparticles morphology. In this context, the objectives of the current work were the preparation and the characterization of microparticles composed of P(HB-HV) and P(HB-HV)/PCL in different proportions in order to obtain a correlation between the microparticles morphology and the release profiles, using two lipophilic and ionizable drug-models, diclofenac and indomethacin. Microparticles, prepared by emulsion/solvent evaporation technique, presented encapsulation efficiencies about 85 %. The SEM analyses showed hollow and spherical microparticles. Their average diameters (122 μm to 273 μm) were dependent on the PCL concentration, and the polydispersity values were lower than 1.8. DSC analyses showed that the preparation process influenced on the P(HB-HV) crystallization. Additionally, Tg values indicated that indomethacin was an antiplasticizer agent of P(HB-HV). The drug release from the microparticles showed sustained profiles. The release rate was faster with the increase in the PCL concentration. The profiles were described by a biexponential equation. After the adjustment of the release data to the Baker- Lonsdale equation, it was possible to determine the value of the product between the drug apparent diffusion coefficient and the drug solubility in the matrix (DCs,m) for each formulation. The logarithms of such values were directly proportional to the PCL percentual. Besides, the relative porosity-tortuosity factor of the microparticles was inversely proportional to the ratio of their specific surface areas and the square of their radius. Based on the obtained results, it was proposed that the diclofenac is associated to the microparticles as nanometric agglomerates, while indomethacin was molecularly dispersed in the polymeric matrix. In addition, results demonstrated that the release can be modulated by controlling the microparticle morphology.

Micropartículas formadas por blendas de P(HB-HV) com PCL apresentam aumento da porosidade com o aumento do percentual de PCL. Considerando-se a influência de poros na velocidade de liberação de fármacos, bem como a ausência de estudos que correlacionem quantitativamente perfis de liberação e características morfológicas de micropartículas de P(HB-HV), o objetivo desse trabalho consistiu na preparação e caracterização de micropartículas de P(HB-HV) e P(HB-HV)/PCL em diferentes proporções, buscando-se essa correlação para perfis de liberação de dois fármacos-modelo lipofílicos e ionizáveis (diclofenaco e indometacina). A técnica de emulsificação/evaporação do solvente foi empregada na preparação das micropartículas, com eficiência de encapsulação de cerca de 85 %. As micropartículas apresentaram formato esférico e interior oco. O diâmetro médio dos sistemas (122 μm a 273 μm) foi dependente da concentração de PCL, apresentando polidispersão inferior a 1,8. A metodologia de preparação das micropartículas influenciou no processo de cristalização do P(HB-HV). Adicionalmente, a indometacina atuou como um antiplastificante desse polímero. A liberação dos fármacos foi sustentada, cuja velocidade aumentou com o aumento da concentração de PCL. Tais perfis foram descritos por uma equação biexponencial. A partir do ajuste dos dados de liberação à equação de Baker-Lonsdale, determinou-se o produto DCs,m entre o coeficiente de difusão aparente dos fármacos e sua solubilidade na matriz. O logaritmo natural de DCs,m foi diretamente proporcional ao percentual de PCL. Além disso, o fator de porosidade-tortuosidade relativo mostrouse inversamente proporcional à razão entre a área superficial e o quadrado do raio das micropartículas. A partir dos resultados desse estudo, sugeriu-se que o diclofenaco encontra-se associado às micropartículas de P(HB-HV) e P(HB-HV)/PCL na forma de aglomerados nanométricos, enquanto que a indometacina é solubilizada pela matriz polimérica. Além disso, demonstrou-se que o controle da liberação pode ser efetuado pela modulação da morfologia das micropartículas. / Microparticles composed of P(HB-HV)/PCL demonstrate an increase in porosity with a concomitant increase in PCL concentration. Several reports indicate that pores are able to increase the rate of drug delivery. Up to now, there is a lack of information regarding the correlation between the drug release profiles and the P(HB-HV) microparticles morphology. In this context, the objectives of the current work were the preparation and the characterization of microparticles composed of P(HB-HV) and P(HB-HV)/PCL in different proportions in order to obtain a correlation between the microparticles morphology and the release profiles, using two lipophilic and ionizable drug-models, diclofenac and indomethacin. Microparticles, prepared by emulsion/solvent evaporation technique, presented encapsulation efficiencies about 85 %. The SEM analyses showed hollow and spherical microparticles. Their average diameters (122 μm to 273 μm) were dependent on the PCL concentration, and the polydispersity values were lower than 1.8. DSC analyses showed that the preparation process influenced on the P(HB-HV) crystallization. Additionally, Tg values indicated that indomethacin was an antiplasticizer agent of P(HB-HV). The drug release from the microparticles showed sustained profiles. The release rate was faster with the increase in the PCL concentration. The profiles were described by a biexponential equation. After the adjustment of the release data to the Baker- Lonsdale equation, it was possible to determine the value of the product between the drug apparent diffusion coefficient and the drug solubility in the matrix (DCs,m) for each formulation. The logarithms of such values were directly proportional to the PCL percentual. Besides, the relative porosity-tortuosity factor of the microparticles was inversely proportional to the ratio of their specific surface areas and the square of their radius. Based on the obtained results, it was proposed that the diclofenac is associated to the microparticles as nanometric agglomerates, while indomethacin was molecularly dispersed in the polymeric matrix. In addition, results demonstrated that the release can be modulated by controlling the microparticle morphology.

A perda ou falha de um órgão ou tecido é um dos problemas mais severos da saúde humana. A engenharia de tecidos, definida como o cultivo e adesão de células humanas in vitro em um scaffold ou arcabouço, surge como uma alternativa viável para reposição de órgãos e tecidos. Estas células proliferam, migram e se diferenciam num tecido específico enquanto produzem os componentes de matriz extracelular (ECM) necessários para criar este tecido. A obtenção de scaffolds fibrosos a partir da blenda polimérica de Poli (Ácido Láctico-co-Glicólico) (PLGA) e Poliisopreno (PI) é proposta como uma alternativa à engenharia de tecidos moles. Este material foi processado como estrutura fibrosa por meio de métodos de gotejamento (FD) e electrospinning (FS). Caracterização físico-química foi aplicada à blenda e às fibras geradas. Também foi averiguada a viabilidade das fibras em culturas de mioblastos murinos, fibroblastos dérmicos humanos, condrócitos bovinos e hepatocarcinomas. Nota-se que o processo de obtenção da blenda não apresentou alterações na estrutura química dos polímeros, sendo apontada também a imiscibilidade entre eles. A ductilidade do material foi apontada como efeito da presença de PI na blenda, embora esta composição apresente similar molhabilidade entre a mistura e os polímeros puros. As fibras geradas por electrospinning geraram um scaffold com menor porosidade do que as fibras obtidas por gotejamento, mesmo apresentando um diâmetro menor e uma orientação paralela entre fibras. As fibras obtidas por gotejamento apresentaram fibras emaranhadas de maior diâmetro, mas maior tammanho de poros, gerando scaffolds de maior porosidade. As propriedades mecânicas de ambos scaffolds indicam sua aplicação enquanto substitutos de tecidos moles. Ensaios de viabilidade celular condenaram o uso das fibras FS, uma vez que estas apresentaram solvente residual no interior da fibra, causando indesejada lise celular. As fibras FD apresentaram resultados de adesão e proliferação adequados para mioblastos, fibroblastos e condrócitos, porém os resultados foram considerados impróprios para hepatócitos. / The lost or failure of an organ or tissue is one of the most severe problems in human health. Tissue engineering, defined as the seeding and adhesion of human cells in vitro over a scaffold, arises as an viable alternative for reproduction of organs and tissues. These cells proliferate, migrate and differentiate into a specific tissue while producing extracellular matrix components. The obtaining of fibrous scaffolds from a polymeric blend of Poly (Lactic-co-Glycolic Acid) (PLGA) and Polyisoprene (PI) is proposed as an alternative to soft tissue engineering. This material was processed as a fibrous structure through dripping (FD) and electrospinning (FS) methods. Physical-chemical characterization was applied to the blend and to the generated fibres. Fibres viability was also observed for murine myoblasts, human dermal fibroblasts, bovine chondrocytes and hepatocellular carcinoma cultures. It was noticed that the blending process didn't have any influence over polymer's chemical structure, being observed the immiscibility between the raw materials. Blend's ductile behaviour was pointed out as an effect of PI presence, although this mixture presents similar wettability to the one presented by these raw polymers. Fibres obtained by electrospinnig generated a scaffold with smaller porosity, even presenting fibres with smaller diameter and a parallel organized topography. The fibres obtained by dripping presented a tangled structure of thicker fibres, but assembling a scaffold with higher porosity and inner space. Mechanical properties of both scaffolds indicate their applicability as soft tissue substitutes. Cell viability assays condemn the use of FS fibres, seen that they present residual solvent trapped into the fibre, causing undesirable cell lysis. On the other hand, FD fibres presented positive adhesion and proliferation results for myoblasts, fibroblasts and chondrocytes cell lines, however the results were consider inappropriate for hepatocytes.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-06T20:12:23Z No. of bitstreams: 1 TACIANA REGINA DE GOUVEIA - TESE PPG-CEMat 2014..pdf: 4953603 bytes, checksum: ea581c261908041111cd0d411a551545 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-06T20:12:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TACIANA REGINA DE GOUVEIA - TESE PPG-CEMat 2014..pdf: 4953603 bytes, checksum: ea581c261908041111cd0d411a551545 (MD5) Previous issue date: 2014-08-28 / Capes / Os polímeros derivados do petróleo têm provocado impactos ambientais devido ao descarte inadequado. Uma alternativa para esse problema é a utilização de polímeros biodegradáveis ou a produção de blendas a partir destes polímeros. Neste trabalho, foram preparadas blendas de poli (ácido lático) - PLA, poli (caprolactona) - PCL, com três copolímeros diferentes: EMA, E-GMA e o EMAGMA que são copolímeros de etileno-acrilato de metila, etileno-metacrilato de glicidila e o terpolímero etileno-acrilato de metila-metacrilato de glicidila, respectivamente. As composições utilizadas para as blendas foram as seguintes: PLA/PCL (90/10), PLA/PCL (80/20), PLA/Copolímeros (90/10) e PLA/PCL/Copolímeros (80/10/10). Estas foram preparadas por fusão em uma extrusora de rosca dupla corrotativa e, em seguida, moldadas por injeção sob a forma de corpos de prova de tração, impacto e HDT. Todas as composições foram caracterizadas por: ensaios mecânicos de tração e impacto, temperatura de distorção térmica - HDT, calorimetria exploratória diferencial - DSC, difração de raios X - DRX, análise térmica dinâmica-mecânica - DMTA, espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier - FTIR, microscopia eletrônica de varredura - MEV, reometria de torque, ensaio reológico e reometria capilar. As propriedades mecânicas apresentaram redução nos valores do módulo e da resistência à tração e um aumento no alongamento e na resistência ao impacto para todas as composições quando comparadas com o PLA puro, com destaque para as composições que continham o copolímero EMA-GMA. A HDT não apresentou mudanças significativas para as diferentes composições em comparação com o PLA puro. O comportamento térmico e termomecânico foi avaliado por DSC e por DMTA e foi possível observar a transição térmica das blendas. Por DRX foi possível observar as fases cristalinas das blendas de PLA. A morfologia da superfície de fratura observada por MEV ilustrou que ocorreram mudanças significativas em função da composição. Os resultados de reometria de torque não apresentaram mudanças significativas no comportamento do PLA, enquanto que os resultados obtidos no ensaio reológico ilustraram aumento no módulo de armazenamento em todas as composições. A partir do ensaio de reometria capilar foi visto que houve redução da viscosidade aparente e da tensão de cisalhamento sob altas taxas de cisalhamento para todas as composições. / The polymers derived from petroleum have caused environmental impacts due to improper disposal. An alternative to this problem is the use of biodegradable polymers or blends production from these polymers. In this work, blends of poly (lactic acid) - PLA, poly (-caprolactone) - PCL, were prepared with three different copolymers: EMA, E-GMA and EMA-GMA are copolymers the ethylene-methyl acrylate, ethylene-glycidyl methacrylate and terpolymer ethylene-methyl acrylate-glycidyl methacrylate respectively. The compositions used in the blends were as follows: PLA/PCL (90/10) PLA/PCL (80/20) PLA/ Copolymer (90/10) and PLA/PCL/Copolymer (80/10/10). These were prepared by melting in an extruder twin screw co-rotating and then injection molded in the form of specimens tensile, impact and HDT. All compositions were characterized by: mechanical tensile and impact , heat distortion temperature - HDT, differential scanning calorimetry - DSC, X-ray diffraction - XRD, dynamic mechanical thermal analysis – DMTA, spectroscopy in the infrared region by transform Fourier - FTIR, scanning electron microscopy - SEM, torque rheometer, rheological testing and capillary rheometer. The mechanical properties showed reduced values of modulus and tensile strength and an increase in elongation and impact resistance for all compositions when compared with pure PLA, especially for compositions containing copolymer EMA-GMA. The HDT showed no significant changes for the different compositions compared with pure PLA. The thermal and thermomechanical behavior was evaluated by DSC and DMTA and it was possible to observe the thermal transition of the blends. XRD was possible to observe the crystalline phases of the blends of PLA. The morphology of the fracture surface was observed by SEM illustrated that significant changes as a function of composition. The torque rheometer results showed no significant change in the behavior of PLA, while the rheological test results illustrate the increase in storage modulus in all compositions. From the test capillary rheometer was seen that there was a reduction in the apparent viscosity and shear stress at high shear rates for all compositions.