Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3487.pdf: 10138404 bytes, checksum: 13b93cd4409d1c88ac70e1d1996e4e50 (MD5) Previous issue date: 2010-12-15 / This study aimed to develop and characterize polymer blends using biodegradable and bioabsorbable polymers poly (hydroxybutyrate-co-valerate) PHBV with 12% valerate, and poly (ε-caprolactone) PCL, in order to make the PHBV less fragile for applications such as osteosynthesis devices. We studied the binary mixture of these polymers in the compositions PHBV / PCL (75/25 and 50/50). The polymer blends were prepared in order to simulate a large-scale industrial process, by extrusion followed by injection. The pure polymers and polymer blends were evaluated and characterized by: Melt Flow Index (MFI), Thermal Analysis (TG, DSC and DMTA), Optical Microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermal Test of the Heat Deflection Temperature (HDT), Mechanical Tests (impact, tensile and flexural), Size Exclusion Chromatography (SEC), analysis of in vitro degradation and Cytotoxicity Analysis, direct and indirect. The results obtained through different techniques indicated the immiscibility of PHBV / PCL blends. In terms of mechanical properties, the polymer blends analyzed indicated better characteristics than copolymer PHBV, presenting a less brittle behavior. In the in vitro study, in phosphate buffered saline solution with pH 7.3, the PHBV and PCL samples indicated a slow degradation behavior when compared to other bioabsorbable polymers. Along the degradation period, the polymers became more rigid, increasing the values of the Tensile Modulus of Elasticity. It was verified that, depending on the degradation period, there was a reduction in the values of molar masses of the samples studied. Through the cytotoxicity analysis, it was found that the pure polymers and the blends studied did not indicate indirect toxicity. However, the results indicated toxicity through the direct contact with the polymers studied, which may be related to the superficial characteristics thereof. / O objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar blendas poliméricas utilizando os polímeros biodegradáveis e biorreabsorvíveis poli(hidroxibutirato-co-valerato) PHBV, com 12% de valerato, e poli(ε- caprolactona) - PCL, com a finalidade de tornar o PHBV menos frágil para aplicações tais como dispositivos de osteossíntese. Estudou-se a mistura binária desses polímeros nas composições PHBV/PCL (75/25 e 50/50). As blendas poliméricas foram preparadas de maneira a simular um processo industrial em grande escala, por extrusão seguida de injeção. Os polímeros puros e as blendas poliméricas foram avaliados e caracterizados por: Índice de fluidez (MFI), Análises Térmicas (TG, DSC e DMTA), Microscopia óptica, Microscopia eletrônica de varredura (MEV), Ensaio térmico de temperatura de deflexão ao calor sob carga (HDT), Ensaios mecânicos (impacto, tração e flexão), Cromatografia de exclusão por tamanho (SEC), Análise de degradação in vitro e Análise de Citotoxicidade, indireta e direta. Os resultados obtidos através de diversas técnicas indicaram a imiscibilidade das blendas PHBV/PCL. Em termos das propriedades mecânicas, as blendas poliméricas estudadas apresentaram características melhores que o copolímero PHBV, apresentando comportamento menos frágil. No estudo in vitro, em solução tampão de fosfato salino com pH 7.3, as amostras de PHBV e de PCL mostraram um comportamento de degradação lenta quando comparados a outros polímeros biorreabsorvíveis. Em função do tempo de degradação os polímeros tornaram-se mais rígidos, aumentando assim os valores dos módulos de elasticidade em tração. Comprovou-se que, em função do tempo de degradação, houve uma redução nos valores das massas molares das amostras estudadas. Através da análise de citotoxicidade constatou-se que os polímeros puros e as blendas estudados não apresentaram toxicidade indireta. Porém, os resultados mostraram toxicidade por contato direto com os polímeros estudados, o que pode estar relacionado às características superficiais dos mesmos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2137.pdf: 7766711 bytes, checksum: 88d3e36866e5f75e39203419471c46e9 (MD5) Previous issue date: 2008-08-05 / Universidade Federal de Sao Carlos / The concept of environmentally correct products has been exhaustively discussed and, today, the use of biodegradable polymers appears as a feasible alternative for the problem of inadequate disposal of plastic waste products. Poly(hydroxybutyrate) PHB and the copolymer poly(hydroxybutyrate-cohydroxyvalerate) PHBV are among the main members of the class of biodegradable polymers, which are thermoplastic polymers produced from a renewable source and 100% biodegradable. However, PHB and PHBV still present several limitations, such as stiffness and brittleness, low thermal stability, and a narrow process window. However, the thermal and mechanical performance of PHB and PHBV can be improved through the use of additives. In view of this fact, the objective of this study was to produce materials with properties optimized through the incorporation of a plasticizer, nucleant and thermal stabilizer to the PHBV copolymer. The formulations were subjected to the following tests: tensile and notched Izod impact tests, melt flow index, differential exploratory calorimetry (DSC) and thermogravimetry (TG). Additivation of the copolymers proved effective, usually resulting in adequate processability due to the presence of the nucleant and the improved physicomechanical properties provided by the plasticizer. The thermal stabilizer proved dispensable since the stability of the PHBV was not improved. A comparison was made of the results obtained in some properties for the two copolymers with different hydroxyvalerate contents. The copolymer containing more HV proved better than the other, even displaying greater compatibility with the most efficient additives. The biodegradability was evaluated based on mass loss, alterations in the mechanical tensile properties, and SEM analysis after 180 days in organic soil. The additivated formulations presented higher mass loss than the pure copolymer, indicating the feasibility of producing a copolymer with adequate physical and mechanical properties combined with the desired biodegradability. / Atualmente, quando o conceito de ambientalmente correto vem sendo amplamente discutido, o uso de polímeros biodegradáveis aparece como uma alternativa viável para o problema do descarte inadequado de produtos plásticos. O poli(hidroxibutirato) PHB e o copolímero poli(hidroxibutirato-cohidroxivalerato) estão entre os principais membros da classe dos polímeros biodegradáveis: são polímeros termoplásticos produzidos a partir de fonte renovável e 100% biodegradáveis. No entanto, o PHB e o PHBV ainda apresentam algumas limitações como rigidez e fragilidade, baixa estabilidade térmica e estreita janela de processamento. Uma melhora no desempenho térmico e mecânico do PHB e do PHBV podem ser obtidos por meio da utilização de aditivos. Diante disto, o presente trabalho buscou a obtenção de materiais com propriedades otimizadas através da incorporação de plastificante, nucleante e estabilizante térmico ao copolímero PHBV. As formulações foram submetidas a ensaios de tração e de impacto Izod com entalhe, índice de fluidez, Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e Termogravimetria (TG). A aditivação dos copolímeros mostrou-se eficiente resultando, em geral, em uma processabilidade adequada devido à presença de nucleante e em melhores propriedades físico-mecânicas proporcionada pela ação do plastificante. O estabilizante térmico utilizado não tornou o PHBV mais estável, revelando-se dispensável. Foi possível também a comparação dos resultados obtidos em algumas propriedades para os dois copolímeros com diferentes teores de hidroxivalerato. O copolímero com maior quantidade de HV mostrou-se superior ao outro, apresentando até mesmo maior compatibilidade com os aditivos selecionados como mais eficientes. Uma avaliação da biodegradabilidade foi realizada através da perda de massa, alterações nas propriedades mecânicas de tração e observação em MEV após 180 dias em solo orgânico. As formulações aditivadas apresentaram perdas de massa superior ao copolímero puro. Assim, verificou-se a possibilidade de obter um copolímero com características físico-mecânicas apropriadas mantendo a desejável biodegradabilidade.

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

Orientador: Prof. Dr. Arnaldo Rodrigues dos Santos Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Biotecnociência, 2014. / Na engenharia de tecidos, a utilização de uma fonte de celular juntamente com um biomaterial, representa uma alternativa clínica a ser aplicada a pacientes com graves lesões no tecido ósseo. Este estudo teve como objetivo avaliar células Vero, uma linhagem de célula fibroblásticas, e uma linhagem de células-tronco mesenquimais (Rat (SD) Mesenchymal Stem Cells) em testes de biocompatibilidade in vitro com polímeros de poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) (PHBV), poli(caprolactona) (PCL) e blendas 75/25 e 50/50 desenvolvidos para a bioengenharia de tecido ósseo. A diferenciação osteogênica das CTMs sobre os polímeros também foi analisada. Os biomateriais foram caracterizados morfologicamente através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Estereoscópio e Micrômetro. Polímeros porosos se mostram mais espesso que os densos. Através das imagens obtidas nota-se a distribuição, tamanho e morfologia dos poros, notando que os polímeros se mostram com características condizentes a de outros trabalhos. As células Vero e células-tronco mesenquimais (CTMs) foram cultivadas sobre as amostras citadas. Realizamos o ensaio com o MTT, análise morfológica e citoquímica. Para as CTMs fizemos ainda ensaios para avaliar a diferenciação osteogênica (fosfatase alcalina e vermelho alizarina). Nenhum dos polímeros foi considerado tóxico para as células Vero e na maioria deles foi notada atividade celular, camadas de células bem distribuídas. As blendas 50/50 mostraram resultados um pouco inferiores, quanto ao MTT, essa blenda porosa demonstrou ser a uma amostra onde adesão ocorre de forma bem mais lenta, os demais polímeros apresentaram resultados semelhantes e até superiores ao controle positivo de adesão, principalmente o PCL denso. Apesar das amostras 50/50 densa e porosa não se mostrarem tóxicas, aparentemente não funcionam com bons substratos como os demais polímeros, também apresentaram várias dificuldades na técnica de preparação, sendo assim descartadas. A relação das CTMs com os biomateriais se mostrou semelhante aos resultados com Vero. As células foram capazes de se espalhar por quase toda a superfície dos polímeros inclusive entre os poros dos materiais porosos. As CTMs apresentaram resultados de adesão (MTT) sobre os polímeros, mais rápido do que a Vero, demonstrando também maior afinidade pelo PCL denso. Através da análise da atividade da enzima fosfatase alcalina (usada como marcador de diferenciação), notamos que as células-tronco se mostraram capazes de se diferenciar em contato com os polímeros. Esses dados foram confirmados com o vermelho de alizarina, que também mostrou que a diferenciação celular se mostra um pouco mais lenta nos materiais do que nas placas. De uma forma geral os polímeros com exceção das blendas 50/50 se mostraram como bons substratos para as células, com ausência de toxicidade, características morfológicas dentro do recomendado e, além disso, não bloqueiam respostas biológicas específicas, como a diferenciação osteogênica. / In tissue engineering, the use of a cell source coupled with biomaterial represents a clinical alternative which can be applied to patients with severe bone damage. This study aimed to evaluate the biocompatibility between Vero a fibroblastic cell line and Mesenquymal stem cells (Rat (SD) MSC) with biomaterials developed as scaffolds for bone tissue engineering, bioresorbable polymers composed of poly ( hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate ) [ PHVB ] and poly ( caprolactone ) [ PCL ] pure and ratios of (75 /25) and (50 /50) blends. The osteogenic differentiation of MSCs on the polymers was also analyzed. Morphological characterization of the materials was performed by Scanning Electron Microscopy (SEM), Stereoscope and micrometer. The porous polymers are thicker than dense. Through the images obtained it is possible to note distribution, morphology and pore size. The biomaterials seem to the same consistent characteristics of other studies. Vero cells and mesenchymal stem cells (MSCs) were cultured on the samples mentioned. We performed the assay with MTT, morphological and histochemical analysis. About MSCs we also evaluated the osteogenic differentiation (alkaline phosphatase and Alizarin red). None of the polymers was considered toxic to Vero cells and most of them presented cellular activity, layers of well-distributed cells was noted in most of them. However 50/50 blends showed no such significant results as other. In the MTT assay, this porous blend demonstrated to be the only sample where adhesion occurs more slowly, other polymers showed similar and even higher results than the adhesion positive control, especially the dense PCL. Although the dense and porous 50/50 samples do not show toxic, apparently they are not good substrates as the other polymers, also presented several difficulties in their preparation thus being discarded. The ratio of MSCs with biomaterials was similar to the Vero cells results. They were able to spread to almost all surface of the polymers including into the pores of porous materials. MSCs showed adhesion (MTT) faster than the Vero cell, also demonstrated a greater affinity for dense PCL sample. Through analysis of the enzyme alkaline phosphatase activity (used as a marker for differentiation), we noticed that the stem cells showed differentiation into contact with the polymers. These data were confirmed by alizarin red, which also showed that the cell differentiation was slower on the materials than on the plates. In general all the polymer blends but the 50/50 proved to be good substrates for cells, with no toxicity, morphological characteristics within recommended and in addition do not block specific biological responses, such as osteogenic differentiation.