O objetivo principal desta tese foi desenvolver dispositivos microfluídicos do tipo língua eletrônica baseada em espectroscopia de impedância para análise de líquidos complexos. Dois tipos de língua eletrônica foram desenvolvidos. O primeiro com unidades sensoriais fabricadas com eletrodos interdigitados de ouro sobre vidro, selados com microcanal de PDMS, e recobertos com filmes automontados de polímeros condutores, materiais orgânicos e semicondutores. Essa língua eletrônica foi usada para diferenciar os sabores básicos, representados por soluções aquosas de NaCl (salgado), sacarose (doce), cafeína (amargo), HCl (azedo) e glutamato monosódico (umami), distinguir diferentes tipos de cafés, e detectar a presença de gliadina em soluções e alimentos. A distinção foi possível processando-se os dados de magnitude da capacitância com técnicas de projeção multidimensional IDMAP (Interactive Document Map) e análise de componentes principais (PCA). O segundo tipo de língua foi produzido com eletrodos interdigitados de carbono impressos sobre papel com canal hidrofílico e barreiras hidrofóbicas também impresso, modificado com hidrogel funcionalizado com ácido fenil-borônico (PBA) ou polilíquido iônico (PIL). Com dados de capacitância tratados com PCA e IDMAP, a língua foi usada para distinguir soluções dos açúcares glicose, frutose e sacarose, em diferentes concentrações, e diferentes marcas de suco de maçã. Nesta última língua, empregou-se a capacidade de intumescimento de hidrogéis contendo PBA na presença de açúcares, principalmente frutose, que também foi explorada na confecção de sensores com eletrodos de papel que puderam detectar concentrações baixas de glicose, próximas às encontrados no suor humano. Com a tecnologia de sensores em papel e microfluídica, podem-se conceber aplicações futuras, de baixo custo, em sensores na forma de emplastro para monitorar o nível de glicose no suor humano de maneira não invasiva e língua eletrônica para verificar a presença de glúten em alimentos. / The main aim of this thesis was to develop microfluidic devices of electronic tongue (e-tongue) type based on impedance spectroscopy to analyze complex liquids. Two types of e-tongue were developed. The first had sensing units fabricated with gold interdigitated electrodes onto glass with a microchannel sealed with PDMS and coated with layer-by-layer films of conducting polymers, organic and semiconductors. This e-tongue was used to distinguish the basic tastes, represented by aqueous solutions of NaCl (salty), sucrose (sweet), caffeine (bitter), HCl (sour) and monosodium glutamate (umami), to distinguish different types of coffees, and detect the presence of gliadin in solutions and food. The distinction was made possible by processing the capacitance data with the multidimensional projection techniques IDMAP (Interactive Document Map) and principal component analysis (PCA). The second type of e-tongue was produced with carbon interdigitated electrodes printed on paper with a hydrophilic channel with hydrophobic barriers, also printed, modified with functionalized hydrogel with phenylboronic acid (PBA) or poly(ionic liquid) (PIL). With capacitance data treated with PCA and IDMAP, the e-tongue was used to distinguish solutions at various concentrations of glucose, fructose and sucrose, in addition to different brands of apple juice. In this latter e-tongue, use was made of the ability of the hydrogel containing PBA to swell in the presence of sugars, mainly fructose, which was exploited in producing sensors with paper electrodes that could detect low concentrations of glucose, close to the values found in human sweat. With the technology of paper-based sensors and microfluidics, one may envisage future low cost applications, including patch sensors to monitor glucose in human sweat in a non-invasive manner and e-tongues to determine the presence of gluten in food.

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O desenvolvimento de novos procedimentos e tecnologias tem proporcionado um grande avanço no tratamento de feridas e queimaduras, melhorando a qualidade de vida das vítimas e reduzindo as taxas de mortalidade de pessoas com queimaduras graves. Entretanto as complicações infecciosas continuam sendo um desafio e uma das principais causas de óbito de queimados. Por outro lado, em todo o mundo tem-se observado um crescente interesse no uso de hidrogéis para aplicação como curativos para queimaduras, ferimentos e úlceras de pele, tendo em vista que são capazes de absorver exsudatos, ajudam na cicatrização e proporcionam conforto ao paciente, uma vez que favorecem o alívio da dor. Além disso, os hidrogéis também podem ser aplicados como matrizes para sistemas de liberação controlada de princípios ativos e agentes antimicrobianos. O objetivo deste trabalho foi estudar as propriedades mecânicas e físico-químicas de hidrogéis compostos por blendas formadas por Poli(N-vinil-2-pirrolidona)/ Polietilenoglicol/ ágar (PVP/PEG/ágar), Poli(N-vinil-2-pirrolidona)/ glicerol/ ágar (PVP/glicerol/ágar); Poli(álcool vinílico)/ kappa-carragena/ ágar (PVA/KC/ágar), reticuladas por radiação ionizante. Para a preparação das blendas, utilizou-se planejamento de misturas como ferramenta, oferecendo assim subsídios a futuros desenvolvimentos de novos hidrogéis, que possam ser usados como curativos e como matrizes poliméricas para liberação de ativos hidrofílicos e lipofílicos. Foram otimizadas três formulações e sintetizadas seis, três das quais hidrogéis nanocompósitos de prata. As nanopartículas de prata (NPAg) foram sintetizadas, in situ, por radiação gama, sem uso de catalisadores ou outro reagente para obtenção de curativo mais puro e com ação antimicrobiana. A caracterização físico-química dos hidrogéis foi obtida por análises de fração gel, intumescimento, ensaios de tração e perfuração, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia na região do ultravioleta-visível (UV-vis). Também foi avaliada a atividade antimicrobiana dos hidrogéis e realizado estudo de citotoxicidade in vitro. O planejamento de misturas apresentou modelos confiáveis para os resultados de fração gel e intumescimento, porém, para as propriedades mecânicas, os resultados devem ser vistos com cautela. O uso da radiação se mostrou eficaz para a síntese de NPAg in situ nas blendas estudadas. Os resultados sugerem que os hidrogéis sintetizados não liberaram NPAg, porém os hidrogéis de PVP apresentaram atividade bactericida para S. aureus e P. Aeruginosa, enquanto que o hidrogel de PVA apresentou atividade bactericida para P. aeruginosa e atividade bacteriostática para S. aureus, sendo essa atividade pelo contato direto. / The development of new procedures and technologies have provided a major advance in the treatment of wounds and burns improving the quality of life of victims and reducing mortality rates of people with severe burns. However, infectious complications remain a challenge and a major cause death to burn. Furthermore, in the whole world, an increasing interest in the use of hydrogels as dressings for burns, wounds and skin ulcers has been observed, considering that they are capable of absorbing exudates, aid in healing and provide confort to the patient, since they favor the pain relief. In addition, hydrogels can also be applied as matrices for controlled release systems of active and antimicrobial agents. The aim of this study was to investigate the mechanical and physicochemical properties of hydrogels composed of blends formed by poly(N-vinyl-2-pyrrolidone)/ Polyethylene glycol/ agar (PVP/PEG/agar), poly(N-vinyl-2-pyrrolidone)/ glycerol/agar (PVP/ glycerol/agar) and poly(vinyl alcohol)/ kappa-carrageenan/ agar (PVA/KC/agar), crosslinked by ionizing radiation. In blends preparation, design of mixtures was utilized as a tool, thus offering information for future developments of new hydrogels, which can be used as dressings and as polymer matrices for the release of lipophilic and hydrophilic actives. Three formulations were optimized, and six synthesized, being three of these silver nanocomposite hydrogels. The silver nanoparticles (AgNPs) were synthesized, in situ, by gamma irradiation without using a catalyst or other reagent in order to obtain wound dressing with higher purity and antimicrobial activity. The physicochemical characterization of the hydrogels was obtained using assays of gel fraction, swelling, tensile and perforation, scanning electron microscopy (SEM), spectroscopy in the ultraviolet-visible (UV-vis) region. Antimicrobial activity of the hydrogels was evaluated, and cytotoxicity study in vitro also was performed. The mixture design offered reliable models for gel fraction and swelling, but for the mechanical properties the results must be seen with caution. The use of radiation has proven to be effective for synthesis of AgNPs in situ in the blends studied. The results suggest that hydrogels synthesized did not release AgNPs, but the PVP hydrogels showed bactericidal activity for S. aureus and P. aeruginosa, whereas the PVA hydrogel had bactericidal activity for P. Aeruginosa and bacteriostatic activity for S. aureus, being this activity by direct contact.

Orientador: Orlando Petrucci Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-11T21:17:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_PedroPauloMartinsde_D.pdf: 3207291 bytes, checksum: 643cd7870725684beed7998d60351274 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Introdução: Reoperações representam cerca de 20% das cirurgias cardíacas, quase na totalidade com esternotomia, onde há a formação de aderências entre o coração, esterno e estruturas adjacentes. Lesões das câmaras cardíacas e grandes vasos pela serra esternal ou na dissecção dessas estruturas resultam em aumento da morbimortalidade e do sangramento perioperatório. Vários autores propuseram o uso de substitutos pericárdicos biológicos e sintéticos na tentativa de diminuir o risco de acidentes nas reoperações, porém sem resultados consistentes em longo prazo. A membrana de poli (álcool vinílico) - PVAl reticulado formam um hidrogel bastante estudado como biomaterial, com boa biocompatibilidade e características favoráveis ao seu emprego como substituto pericárdico. Objetivo: Caracterizar a membrana de PVAl quanto à capacidade de absorção de água, calcificação e citotoxidade e estudar o comportamento biológico da mesma como substituto pericárdico. Metodologia: Foram utilizadas amostras da membrana de PVAl reticulada por irradiação e realizados ensaios de citotoxicidade em culturas de células VERO, da capacidade de absorção de água e de calcificação após o implante in vivo. Ratos da Raça Wistar foram divididos em quatro grupos: Grupo controle - pericardiotomia. Grupo Talco - colocação de talco sobre o epicárdio. Grupo PVAl - colocada membrana de PVAl circundando o coração. Grupo PVAl + Talco - colocado talco sobre o epicárdio e a membrana de PVAl circundando o coração. Após oito semanas foi realizada análise macroscópica e histológica dos corações. Avaliação estatística foi realizada com análise de variância (ANOVA) e teste de Dunnett com significância p<0,05. Resultados: A membrana de PVAl não apresentou citotoxicidade, sua capacidade de absorção de água foi de 42,4 ± 0,89% e mostrou valor médio de 0,00422± 0,00256% de cálcio da massa total do material analisado. Na análise macroscópica observou-se maior aderência no grupo Talco. Na análise histológica o grupo PVAl + Talco apresentou maior espessura epicárdica. Os grupos T e PVAl + Talco apresentaram maior número de células inflamatórias. Conclusão: A membrana não é citotóxica, apresentou boa capacidade de hidratação, a absorção de cálcio foi desprezível, não induziu formação de aderências pericárdicas, não provocou aumento da espessura epicárdica e não induziu aumento de migração de células de resposta inflamatória para o epicárdio, mostrando-se interessante para a aplicação desejada. / Abstract: Background: Cardiac surgery reoperations represent around 20% of all surgical procedures. The main incision is sternotomy and after the first operation there are adherences joining the heart, sternum and neighboring structures. Cardiac chambers and great vessels lesions caused by sternal saw increase morbidity and mortality as well as perioperatory bleeding. Several authors had tried pericardial replacement with biological or synthetic materials in order to decrease risks at reoperations, however with no significant results on long term. Polyvinyl alcohol (PVAl) is a well-known hydrogel, with good biocompatibility and favorable properties as a pericardium replacement. Objective: Describe the biological PVAl behavior as a pericardial replacement. Methodology: PVAl samples were reticulated by radiation. Cytotoxicity direct and indirect tests with VERO cells were performed. We tested absorption water capability and in vivo calcification. Wistar rats were divided in four groups: Control - pericardium abrasion; Talc - talc insertion surrounding the heart; PVAl membrane - PVAl surrounding the heart; PVAl + talc - talc and PVAl membrane insertion surrounding the heart. All animals were kept for 8 weeks and euthanized for study. Macroscopic and microscopic analyses were performed. Statistical analyses were performed with ANOVA and Dunnett post test. Results: The PVAl membrane showed no cytotoxicity. The water absorption capability was 42,4 ± 0,89%. The calcification test showed only 0.00422± 0.00256% of calcium in the total mass of analyzed material. Macroscopic analysis showed higher adherences in the talc group. Histological analysis showed higher epicardium thickness in the PVAl + talc group, higher inflammatory cells in the talcum and PVAl + talc groups. Conclusion: The PVAl membrane hasn't cytotoxicity. It has good water absorption capability and calcification was insubstantial. The membrane showed neither adherences formation nor inflammatory response ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations. / Doutorado / Pesquisa Experimental / Doutor em Cirurgia

Orientador: Marisa Masumi Beppu / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T12:02:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nogueira_GriniaMichelle_D.pdf: 10640071 bytes, checksum: 8b97ea00f684c6df573ea7e1ab6cc530 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Hidrogéis e filmes de fibroína de seda foram preparados e caracterizados com o objetivo de avaliar sua potencial aplicação no campo de biomateriais. Hidrogéis foram obtidos durante a etapa de diálise da solução de fibroína de seda e suas propriedades físicas, químicas, citotoxicidade e potencial de calcificação in vitro foram determinados. Esses materiais apresentaram estrutura tridimensional porosa com resistência mecânica à compressão relativamente alta e grande potencial de calcificar in vitro, sendo possíveis candidatos à aplicação na área de regeneração óssea. Filmes de fibroína de seda com quitosana foram preparados utilizando-se a técnica "Layer-by-Layer". Com esta técnica, foi possível depositar filmes anisotrópicos, com fibras alinhadas na superfície de substratos de silício. Como os biopolímeros em estudo são conhecidamente biocompatíveis, o alinhamento de fibras na superfície do substrato poderia ser explorado como um meio de guiar a adesão e proliferação celular ou ainda agregar resistência mecânica a outros filmes poliméricos. Filmes de fibroína de seda foram também empregados para recobrir pericárdio bovino utilizado na fabricação de válvulas cardíacas. Amostras recobertas com fibroína de seda foram avaliadas quanto à sua propensão à calcificação in vitro e os filmes foram testados quanto a sua citotoxicidade e potencial de adesão e crescimento de células endoteliais. Os resultados indicaram que filmes de fibroína de seda não apresentam citotoxicidade, são compatíveis com células endoteliais e não induzem a calcificação do pericárdio bovino recoberto durante os testes in vitro. Assim, o recobrimento com fibroína de seda pode ser uma alternativa de tratamento do pericárdio bovino para funcionalização da sua superfície. Dos resultados apresentados, concluiu-se que tanto hidrogéis como filmes derivados de fibroína de seda podem ser aplicados no campo de biomateriais, sejam como matrizes para reconstituição óssea, ou filmes para recobrimento e funcionalização da superfície de materiais. / Abstract: Silk fibroin hydrogels and films were prepared and characterized in order to investigate their potential application in the biomaterials field. The hydrogels were obtained during the dialysis step and their physical and chemical characteristics, cell toxicity and compatibility and potential to calcify in vitro were investigated. Those materials presented a porous tridimensional structure, mechanical strength and ability to deposit calcium phosphate crystals during in vitro calcification tests; therefore, silk fibroin hydrogels can probably be used in the bone regeneration field. Silk fibroin films were obtained by using the Layer-by-Layer technique. Bidirectional alignment of silk fibroin fibers was designed by adjusting the substrate position during the dipping process. A potential application to films with alignment of fibers is to guide cell adhesion and proliferation, since the biopolymers used to build the films are known as biocompatible materials. Silk fibroin films were also used to coat bovine pericardium used to fabricate cardiac valves. The coated samples were characterized by in vitro calcification tests and biocompatibility of silk fibroin films was evaluated by citotoxicity tests and their ability to adhere and grow of endothelial cells. The results showed that silk fibroin films are biocompatible and do not induce calcification during in vitro calcification tests, being suitable to coatand functionalize bovine pericardium surface. From the presented results, it can be concluded that silk fibroin hydrogels and films are suitable materials to be explored in the biomaterials field, for bone regeneration or biomaterials surface coating. / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Mary Ann Foglio, João Ernesto de Carvalho, Rodney Alexandre Ferreira Rodrigues / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-24T17:52:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Servat-Medina_Leila_D.pdf: 4805835 bytes, checksum: b2b1fd8454db3c90fb0128ee69d626bf (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A espécie Arrabidaea chica, conhecida como crajiru, faz parte da relação nacional de plantas medicinais de interesse ao SUS. Estudos desenvolvidos no CPQBA-UNICAMP comprovaram que o extrato bruto de A. chica possui ação cicatrizante, antiulcerogênica e antioxidante. Este trabalho teve como objetivo delinear e avaliar sistemas farmacêuticos contendo o extrato padronizado de A. chica, para o tratamento de lesões de pele e mucosa. Foram obtidas nanopartículas de quitosana pelo método de reticulação. Dentre os parâmetros avaliados estipulou-se como melhores condições para produção de nanopartículas o emprego do tripolifosfato como reticulante nas proporções de 1:5 (massa) e 1:10 (volume) em relação a quitosana. Para as aplicações tópicas, as nanopartículas de A. chica foram veiculadas em esponjas, filmes absorvíveis de álcool polivinílico ou hidrogéis de ácido hialurônico. Estudos in vitro utilizando fibroblastos humanos demonstraram a atividade das nanopartículas de A. chica na proliferação e migração celular. Estudos in vivo empregando ratos e hamsters forneceram parâmetros para padronização de modelos de mucosite gastrointestinal e oral, respectivamente. A atividade das nanopartículas em úlceras de mucosa foi evidenciada nos modelos de úlcera gástrica induzidas por etanol ou indometacina, com redução das lesões ulcerativas de 76% e 58%, respectivamente, quando comparadas ao grupo controle negativo. O efeito cicatrizante de filmes absorvíveis ou hidrogéis incorporados com as nanopartículas de A. chica foram avaliados em modelo de úlcera dérmica em ratos. A contração da área da ferida chegou a 79% nos animais tratados com os filmes carregados com 0,5 mg de nanopartículas e 85% de contração nos animais que receberam hidrogéis contendo 1,5 mg de nanopartículas. Os resultados demonstraram que a produção de nanopartículas de A. chica e dos sistemas de transporte foi viável, caracterizando-se como uma alternativa válida para a veiculação do extrato de A. chica, além de propiciar a redução da dose necessária para a atividade / Abstract: Arrabidaea chica, known as crajiru, is part of the national Unified Health System from Brazil (SUS) list of medicinal plants of interest. Studies conducted at CPQBA- UNICAMP showed that the species demonstrated wound healing, antiulcerogenic and antioxidant properties. This study aimed the evaluation of pharmaceutical systems employing standardized extract for treatment of skin and mucosal wounds. Chitosan nanoparticles were obtained using the crosslink method. The protocol that showed best conditions to produce nanoparticles, among those tested, used tripolyphosphate as a cross-linker, in 1:5 (mass) and 1:10 (volume) proportions compared to chitosan. For topical applications, A. chica nanoparticles were incorporated into sponges, polyvinyl alcohol absorbable films or hyaluronic acid hydrogels. In vitro studies with human fibroblasts showed the activity of A. chica nanoparticles in cell proliferation and migration. In vivo studies with rats and hamsters provided the standardization parameters for gastrointestinal and mucositis models respectively. A chica nanoparticles demonstrated inhibition of mucosal ulcerations of gastric ulcer induced by ethanol or indomethacin models, improving ulcerative wound healing by 76% and by 58% respectively, in comparison to negative control groups. Those same samples incorporated into absorbable films or hydrogels were evaluated on wound healing activity using a rat dermal ulcer model. Animals treated with loaded films with 0.5 mg of nanoparticles achieved 79% in wound area contraction, whereas animals receiving hydrogels containing 1.5 mg of nanoparticles achieved 85%. These results showed that the production of A. chica nanoparticles and transport systems were practicable, demonstrating to be a valid alternative for incorporation of A. chica extracts, allowing decrease of the required dose to achieve the desired effect / Doutorado / Farmacologia, Anestesiologia e Terapeutica / Doutora em Odontologia

Orientadores: William Dias Belangero, Vanessa Petrilli Bavaresco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-19T13:54:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Batista_NilzaAlzira_M.pdf: 2999795 bytes, checksum: 62c4ef5808533e1bb33930f97cede278 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Hidrogel de álcool de polivinil (PVA) foi utilizado como potencial reparador de defeitos osteocondrais da cartilagem articular. A citotoxicidade in vitro foi avaliada com células Vero e células-tronco mesenquimais da medula óssea de ratos Wistar-Kyoto. Para análise in vivo, os implantes foram colocados em defeitos produzidos nos joelhos de ratos Wistar. Após tempos de seguimento de 0, 3, 6, 12 e 24 semanas, as amostras foram analisadas por microscopia óptica convencional, ensaio mecânico de fluência à indentação, espectrometria de fluorescência raio X e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados in vitro motraram que o hidrogel de PVA não afetou a atividade metabólica de ambas as células estudadas, nem tampouco a diferenciação osteogênica das células mesenquimais. Atividade da enzima fosfatase alcalina e formação de matriz mineralizada foram identificadas. O PVA implantado não apresentou sinais de desgastes ou qualquer mudança de aspecto quando comparado com o dia do implante. A interface do implante/tecido mostrou a formação e manutenção de tecido conjuntivo denso e osso recém-formado em todos os grupos estudados. Foi observado um aumento no módulo de fluência e concentração de cálcio e fósforo no PVA longo do tempo. O desempenho do higrogel de PVA irradiados e acetalizadas foi considerado satisfatório para a aplicação proposta / Abstract: Irradiated and acetalized polyvinyl alcohol (PVA) hydrogel was investigated as a potential material for osteochondral defect repair in articular cartilage. The in vitro cytotoxicity of the material was evaluated with Vero cells and mesenchymal stem cells from bone marrow of Wistar-Kyoto rats. For in vivo analyses, plugs of the material were implanted into defects produced in the knees of male Wistar rats-WH. After follow-up times of 0, 3, 6, 12 and 24 weeks, the samples were analyzed by conventional optical and scanning electron microscopy, X-ray fluorescence spectrometry and submitted to mechanical testing of creep indentation. The in vitro results suggest that the PVA hydrogel did not affect the viability and morphology of any of the cell types studied. The hydrogel affected neither the metabolic activity of both studied cells nor the osteogenic differentiation of the mesenchymal cells. Activity of alkaline phosphatase and mineralized organic matrix formation could be identified. The implanted plugs showed no sign of wear or aspect change. The interface plug/tissue exhibited dense connective tissue and newly formed bone in all groups. It was observed an increase in the creep modulus and in the concentration of calcium and phosphorus in the PVA over time. The performance of the irradiated and acetalized PVA was considered satisfactory for the proposed application / Mestrado / Fisiopatologia Cirúrgica / Mestre em Ciências

Orientadores: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia, Vanessa Petrilli Bavaresco / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T08:05:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Wataya_CelioHitoshi_D.pdf: 3496514 bytes, checksum: a0aa09bccd8fc730f8ee1b6d7c5f5f37 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O menisco como qualquer outro órgão, possui sua importância no funcionamento total do corpo humano. O tratamento para as lesões do menisco tem sido substituído pelo reparo, entretanto, conforme a gravidade da lesão torna-se inevitável a meniscectomia (cirurgia do menisco). Diante desta situação propôs-se desenvolver uma prótese que substitua o menisco lesionado, que possua suas características dimensionais, bem como suas propriedades mecânicas e tribológicas. A utilização da tecnologia da prototipagem rápida foi fundamental para se alcançar efetivamente o objetivo proposto. O material selecionado para a obtenção dessa prótese foi o poli(álcool vinílico) (PVA), por ser um polímero de baixo custo de produção, fácil obtenção e boas características para ser utilizado como um biomaterial. Os resultados dos ensaios mecânicos confirmaram a eficácia desse material. Valores como módulo de compressão 37,4 MPa (± 1,74), o módulo de fluência a indentação E = 3,6 MPa (±0,6); módulo de tensão e deformação, respectivamente iguais a 'SIGMA' = 3,2 MPa (±0,3) e ? = 148,4% (±39), evidenciam a possibilidade de utilização do PVA também como substituto do menisco humano. Outros ensaios também foram realizados como: ensaio in vitro e in vivo, tribológico e a Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), com resultados favoráveis a esse fim. Para a obtenção do menisco de PVA nas dimensões do menisco do paciente utilizou-se a tecnologia da prototipagem rápida (PR), primeiro para se obter o molde do menisco e depois então, o menisco por envasamento da solução de PVA no molde. Dois detalhes foram fundamentais para se chegar ao produto final, o primeiro foi o tratamento computacional dado à imagem de tomografia do joelho utilizando-se de programas livres como Invesalius e Rhinoceros e o segundo foi o uso do reticulante físico, o reagente orgânico dimetilsulfóxido (DMSO) / Abstract: The meniscus like any other organ, has its importance in the total functioning of the human body. The treatment for meniscal injuries has been replaced by the repair, however, according to the severity of the injury becomes inevitable meniscectomy (meniscus surgery). In this situation it was proposed to develop a prosthesis to replace the injured meniscus, which have their dimensional characteristics as well as their mechanical and tribological properties. The use of rapid prototyping technology was essential to effectively achieve the proposed objective. The material selected for obtaining a prosthesis is poly (vinyl alcohol) (PVA), being a polymer of low production cost, and easy to obtain good characteristics for use as a biomaterial. The results of mechanical tests have confirmed the effectiveness of this material. Values like compression module 37.4 MPa (± 1.74), the modulus of creep indentation E = 3,6 MPa (± 0.6), tensile modulus and strain, respectively equal to ' SIGMA' = 3.2 MPa (± 0.3) and ? = 148.4% (± 39) show the possibility of use of PVA as well as replacement of the meniscus human. Other tests were also conducted as in vitro and in vivo tribological and Differential Scanning Calorimetry (DSC), with results favorable to that end. To obtain the meniscus of PVA in the dimensions of the meniscus of the patient if the technology used rapid prototyping (RP), first to obtain the mold of the meniscus after then, the meniscus by filling the PVA solution in the mold. Two things were essential to reach the final product, the first treatment was given to computer tomography imaging of the knee using free programs like Rhinoceros and InVesalius and the second was the use of physical crosslinking, the organic reagent dimethyl sulfoxide (DMSO) / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e do Desenvolvimento, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-05-24T17:51:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337734.pdf: 3377384 bytes, checksum: 41c3085f595d79158f356834905b6bcd (MD5) Previous issue date: 2015 / Neste estudo, foi avaliado o potencial de um novo tratamento para lesões cutâneas baseado em dois componentes da engenharia de tecidos: células e arcabouço. Foi utilizado como arcabouço o hidrogel de carragenana, um polímero termo reversível de origem natural, associado a células estromais multipotentes (CEM) humanas no tratamento de lesões cutâneas em modelo murino. Inicialmente foi realizada a caracterização química da carragenana teste, obtida da alga Kappaphycus alvarezii cultivada em Florianópolis e da carragenana comercial (Sigma®). Os resultados mostraram que a carragenana teste é da classe kappa e apresenta porcentagem de sulfato semelhante à encontrada na carragenana comercial (Sigma®). Em seguida, foi avaliada a regeneração cutânea após 3, 7 e 14 dias de pós-operatório. Os resultados mostraram que o tratamento com CEM encapsuladas no hidrogel de carragenana teste (HCT) não altera a densidade do infiltrado leucocitário, a vascularização e a espessura da epiderme, além de aumentar o tecido de granulação e o depósito de colágeno quando comparado ao grupo sem tratamento (S/T). Além disso, o tratamento com CEM + HCT apresenta um menor infiltrado leucocitário, não altera a espessura do tecido de granulação e a vascularização, aumenta o depósito de colágeno quando comparado aos grupos HCT e CEM. Os resultados mostraram também que as células humanas permanecem no tecido cicatricial murino após 3 dias de pós-operatório. Em conclusão, este estudo mostrou que a carragenana obtida da alga K. alvarezii cultivada em Florianópolis representa um material de baixo custo com potencial para aplicações terapêuticas. Apesar da associação do hidrogel de carragenana teste com as CEM humanas não apresentar melhora quando comparado ao grupo sem tratamento, demostrou bons resultados quando comparado aos tratamentos isoladamente (grupos HCT e CEM) e representa uma abordagem nova, barata e potencialmente aplicável na engenharia de tecidos.<br> / Abstract : This study evaluated the potential of a new treatment for cutaneous wound based on two components of tissue engineering: cells and scaffold. Carrageenan hydrogel, a thermo reversible polymer of natural origin was used as a scaffold for the delivery of human multipotent stromal cells (MSC) for treatment of cutaneous wound in mice. At first the chemical characterization of native carrageenan obtained from seaweed Kappaphycus alvarezii grown in Florianopolis and commercial carrageenan (Sigma®) was carried out. The results showed that the native carrageenan belongs to the kappa class and shows a percentage of sulphate similar to that found in commercial sample. Evaluation of mouse skin wound healing was carried out by three steps: excisional wound in the dorsal region, treatment application and coating with Tegaderm® dressing. The results after 3, 7 and 14 days post-wounding showed that treatment with MSC encapsulated in native carrageenan hydrogel (NCH) does not change the density of the leukocyte infiltrate, vascularity and the thickness of the epidermis, and increase granulation tissue and collagen deposition when compared to the control untreated group. Furthermore, treatment with MSC encapsulated in NCH has a lower leukocyte infiltration, does not change the thickness of the granulation tissue, epidermis and vascularity, and increase collagen deposition when compared with MSC and NCH groups. In addition, human cells were detected in the scar tissue within 72 h post-wounding. In conclusion, this study showed that the carrageenan obtained of seaweed K. alvarezii cultivated in Florianopolis is a low cost material with potential therapeutic applications. The carrageenan hydrogel association with human MSC did not showed improvement compared to untreated group, but showed good results when compared to NCH and MSC groups. Thus, MSC encapsulated NCH represents a new approach applicable in tissue engineering.

Orientador: Marisa Masumi Beppu / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T10:04:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_MarianaAgostinide_D.pdf: 3647517 bytes, checksum: a0e6d1b53849e9a302a2f7d322f2e8b7 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Neste estudo, a fibroína de seda foi explorada no preparo de materiais micro e nanoestruturados, em estruturas bi- e tridimensionais, visando o uso em biomateriais. Para isto, foi estudada a incorporação de microfibras de fibroína em hidrogéis de colágeno, formando uma estrutura 3D, e a formação de filmes ultrafinos contendo fibroína pelo método layer-by-layer. No primeiro caso, a fibroína de seda foi explorada como um material promissor para reforçar mecanicamente os hidrogéis de colágeno devido às suas ótimas propriedades mecânicas e também por apresentar citocompatibilidade adequada com diversos tipos de células. Os resultados mostraram uma boa interação entre as microfibras de fibroína e as fibrilas de colágeno, além de melhorias na resistência mecânica dos hidrogéis. Os hidrogéis contendo fibroína foram capazes não somente de manter o desempenho biológico do colágeno, mas de melhorar a proliferação celular. Os resultados obtidos sugerem que hidrogéis de colágeno podem ser microestruturados com fibroína de seda e representam um material promissor para uso em engenharia tecidual vascular. Já para o caso dos filmes ultrafinos (2D), foi estudada a formação dos mesmos através do método conhecido como layer-by-layer, pela técnica de imersão de substrato em solução polimérica. Como pares catiônicos foram estudados a quitosana e o hidrocloreto de poli(alilamina), sendo possível controlar a formação de fibrilas nanométricas de fibroína de seda através da variação do par polimérico. Fibrilas alinhadas de fibroína foram observadas no filme layer-by-layer com quitosana, porém no filme com hidrocloreto de poli(alilamina) não foram observadas fibrilas. A densidade de cargas do par polimérico é a característica que governa a formação de fibrilas na escala nanométrica. A etapa de secagem entre cada camada também é fundamental para a formação e estabilização dos filmes, que apresentaram coexistência de conformação molecular seda I e seda II. A viabilidade celular permaneceu entre 90 e 100% em todos os filmes estudados, porém o padrão de topografia imposto pelas fibrilas de fibroína não orientou o crescimento e adesão celular. Filmes finos multicamadas nanoestruturados com fibroína de seda possuem aplicação potencial na área biomédica, como recobrimentos e superfícies funcionais / Abstract: In this study, silk fibroin was explored in the preparation of micro and nanostructured materials, in bi- and tridimensional structures, aiming the use in the biomaterials field. For that, the incorporation of fibroin microfibers in collagen hydrogels forming a 3D structure was studied. We also studied the formation of ultrathin films containing fibroin by the layer-by-layer method. In the first case, the silk fibroin was explored as a promising material to mechanically reinforce collagen hydrogels due to its good mechanical properties and also for having cytocompatibility adequate with several cell types. The results showed a good interaction between fibroin microfibers and collagen fibrils, as well as improvements in the mechanical resistance of the hydrogels. The hydrogels containing fibroin were capable to maintain the biological behavior of collagen and also to improve cell proliferation. The results suggest that collagen hydrogels can be microstructured with silk fibroin and represent a promising material for use in vascular tissue engineering. In the case of the ultrathin films (2D), the formation of these films was studied by the layer-by-layer method, using the technique of substrate dipping in a polymeric solution. Chitosan and poly (allylamine hydrochloride) were used as cationic pair species, being possible to control the formation of nanometric fibrils of fibroin by varying the polymeric pair. Fibroin aligned fibrils were observed in the layer-by-layer film with chitosan, while no fibrils were observed in the film with poly (allylamine hydrochloride). The charge density of the polymeric pair is the main characteristic that governs the fibrils formation at the nanometric scale. The drying step between each layer is also essential for formation and stabilization of the films that show the co-existence of molecular conformation of silk I and silk II. Cell viability between 90 and 100% was attained for all the studied films; however the topographic pattern imposed by the fibroin fibrils did not orient cell adhesion and growth. Multilayer thin films nanostructured with silk fibroin have potential for application in the biomedical field, as coatings and functional surfaces / Doutorado / Engenharia Química / Doutora em Engenharia Quimica