In this article, the molecular dynamics and dissipative particle dynamics simulation method is adopted to investigate volume ratio (1:9; 3:7; 5:5; 7:3; 9:1), mixing method (blend and copolymer) and chain length effects on the microstructure of poly(L-lactide) (PLLA)/polyethylene (PE) blends. In addition to investigate those effect what we describe above, we also investigate the effect when we compress the system to get the relation between equilibrium structure and microstructure. In order to obtain the information of microstructure in the different condition, we apply the radius of gyration and end-to-end distance to explain the conformation during the transform process. We can observe that equilibrium structures and micro-structures will change when we change the volume fraction, mixture method and length. In the spatial effect, the space played an important role about the equilibrium structures, and we also observe that the mixture method will influence a lot about equilibrium structures and micro-structures.In the aspect of triblock copolymer, the arrangement affect the micro-structures and bridge-loop effect appreciably.

Os osteoblastos são células de origem mesenquimal envolvidas na formação óssea. Essas células podem sofrer alterações decorrentes de traumas, intervenções, e infecções. As infecções podem ser minimizadas a partir do uso de antimicrobianos. O poli(L-lactídeo) ou PLLA, é um polímero sintético que se destaca por sua biocompatibilidade e absorção, o qual pode ser utilizado como um liberador farmacológico local, como alternativa à terapêutica antimicrobiana sistêmica. Esse polímero também é empregado como matriz de suporte celular na engenharia de tecidos ósseos, por auxiliar na reparação e regeneração. A incorporação de partículas nesse polímero pode gerar reações adversas, portanto, devemos nos certificar que o dispositivo polimérico incorporado com antimicrobianos não seja citotóxico. Proposição: Analisar a estrutura e a citotoxidade em osteoblastos de dispositivos poliméricos de PLLA incorporados com antimicrobianos, sendo eles: Amoxicilina ou Azitromicina ou Clindamicina ou Metronidazol para uso local. Metodologia: Foram confeccionados 270 dispositivos poliméricos com 6mm de diâmetro composto de PLLA com a incorporação de antimicrobianos a 20%, Amoxicilina (AM) ou Azitromicina (AZ) ou Clindamicina (CL) ou Metronidazol (ME) sendo confeccionados através de dois métodos: eletrofiação (malhas) ou deposição (filmes). Posteriormente, foi realizado o teste de citotoxicidade direta MTT nesses dispositivos com a cultura de osteoblastos em 24, 48 e 72h de experimento. Para análise da estrutura do dispositivo, foram feitas análises macroscópicas através de fotografias digitais e microscópicas com Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV). Resultados: A reação de citotoxidade mostrou que malhas e filmes incorporados à antimicrobianos são compatíveis com a cultura de osteoblastos, não apresentando citotoxicidade em nenhum momento do estudo (p<0.05). Na fotografia pudemos observar que os dispositivos apresentam coloração semelhante em relação às malhas e coloração diferenciada para filmes dependendo do tipo de antimicrobiano incorporado. No MEV, através da análise dos dispositivos pudemos notar que houve diferença no aspecto das superfícies dos filmes, sendo que os filmes de AM apresentaram aspecto irregular e poroso, enquanto AZ aparece liso com alguns grânulos, os de CL e ME possui superfícies ásperas e os de PLLA apresentaram superfície lisa. Quanto às malhas, notamos que todas as amostras apresentaram microfibras e poros que imitam a matriz extracelular, diferenciando-se apenas na espessura das fibras. Houve a presença de osteoblastos em todos os filmes confeccionados, mas os filmes de AM não induziram a proliferação, aparecendo apenas células isoladas. Enquanto nas malhas só foram observados osteoblastos em malhas de AM, ME e PLLA. Conclusão: Os dispositivos poliméricos confeccionados com PLLA incorporados com antimicrobianos podem ser usados na reparação e regeneração óssea uma vez que não apresentaram citotoxicidade em osteoblastos. / Osteoblasts are mesenquima originated cells, which are involved in the bone formation. These cells may suffer alterations due to traumas, interventions and infeccions. The infections can be minimized by the handling of antimicrobials. Poly (L-lactide) or PLLA is a synthetic polymer known for its biocompatibility and absorption, which can be used as a local pharmacological releaser, as an alternative to the systemic antimicrobial therapy. This polymer also can be frequently used as a supporting structure to cellular matrix in the bone tissue engineering as it can be used for support in repair and regeneration. The particle incorporation in this polymer can create side effects, therefore, we need to certificate that the polymeric device incorporated with antimicrobials are not cytotoxic. Proposition: Analyse the structure and cytotoxicity in osteoblasts of PLLA polymeric devices associated with antimicrobials, being them: Amoxicillin, Azithromycin, Clindamycin and Metronidazole. Methods: For this study 270 polymerical devices were manufactured with 6mm diameter of PLLA with a 20% antimicrobials incorporation of Amoxicillin (AM), Azithromycin (AZ), Clindamycin (CL) and Metronidazole (ME) that have been produced through two methods: eletrospinning (mesh) or casting (film). Afterwards a MTT cytotoxicity test was made over the periods of 24, 48 and 72 hours of experiment. To make a structural analysis of the device a macroscopic analysis was performed through photographs and microscopic imaging with scanning electron microscope (SEM). Results: The cytotoxicity reaction exhibited that meshes and films incorporated with antimicrobials are comparable with the osteoblasts culture, indicating that there was no cytotoxicity in any moment (p < 0.05). In the phothograph we could observe that the devices showed a similar coloration among the meshes and different coloration for the films depending on the incorporated antimicrobial. The SEM analysis displayed a difference in the surface appearance of the films. The AM films displayed an irregular and porous appearance, meanwhile, AZ looked smooth with few grains, the CL and ME have rough surfaces and PLLA presents smooth surfaces. As for the meshes, we noticed that all the samples had microfibers and pores that mimic the extracellular matrix, differing only in the thickness of the fibers. Osteoblasts were present in all films but AM did not induce proliferation, with only isolated cells emerging. In meshes osteoblasts were only found in AM, ME and PLLA. Conclusion: Polymeric devices made with PLLA incorporated with antimicrobials can be used in bone repair and regeneration given that they did not offer cytotoxicity for osteoblasts.

Les benzoxaboroles sont des dérivés cycliques d'acides boroniques, récemment développés en médecine comme agents thérapeutiques. Dans cette thèse, une étude fondamentale de la formulation des benzoxaboroles dans des matériaux a été effectuée, utilisant le benzoxaborole le plus simple ainsi qu'un dérivé fluoré, l'AN2690 (antifongique approuvé par la FDA). L'étude a commencé par la détermination des données spectroscopiques de ces molécules à l'état solide, sous leur forme acide (à partir des molécules cristallisées), et basique (utilisant des matériaux modèles à base de benzoxaborolates) ; une variété de paramètres RMN a ainsi été établie pour chaque forme de la molécule. Par la suite, une première formulation a été développée par association de benzoxaborolates à un matériau inorganique de type « hydroxyde double lamellaire » (HDL Mg/Al-NO3). Un taux de charge à ~30 % massique en benzoxaboroles a pu être atteint, et des cinétiques de libérations rapides ont été observées. Cependant, une sensibilité des molécules au caractère basique de la matrice a été mise en évidence, et la structure de ces matériaux s'est avérée complexe, évoluant d'un mode d'intercalation normale à une structure de type « staging », en fonction du taux d'hydratation de l'espace interlamellaire. Dans une deuxième formulation, nous avons incorporé les benzoxaboroles, à divers taux de charge (jusqu'à 25% en masse), dans un polymère biorésorbable, l'acide poly-L-lactique (PLLA), avec une mise en forme en films et fibres, ces dernières étant formées par électrospinning. Dans ce cas, plusieurs vitesses de libération ont été obtenues, en modulant la composition et les conditions de préparation des matériaux, et les tests cellulaires réalisés (migration de cellules cancéreuses et tests antifongiques) sont en bonne corrélation avec ces cinétiques. Cette étude, dans son ensemble, permet d'élargir la gamme de formulations envisageables pour les benzoxaboroles, mais souligne aussi les enjeux associés à leur formulation dans des matériaux, du fait de la réactivité intrinsèque de la fonction benzoxaborole / Benzoxaboroles are cyclic derivatives of boronic acids, which have recently been developed as therapeutic agents. In this thesis, a fundamental study was carried out on the formulation of benzoxaboroles in materials, using the simplest benzoxaborole molecule and its fluorinated derivative, AN2690 (an antifungal agent approved by the FDA). The spectroscopic signatures of these molecules were first determined in the solid state, by looking at their acid form (using the crystallized molecules) and their basic form (using model materials based on benzoxaborolates), and this led to the establishment of the NMR parameters of each form of the molecules. A first formulation was then performed by association of benzoxaborolates with an inorganic material, a “layered double hydroxide” (Mg/Al-NO3 LDH). A loading capacity of ~ 30 wt% could be reached for this system and fast release kinetics were observed. However, the molecules were found to be sensitive to the basic character of the matrix. The resulting structure of these materials was also complex, due to the evolution from a normal mode of intercalation to a “staging” structure by dehydration of the interlamellar space. In a second formulation, the benzoxaboroles were incorporated at different loadings (up to 25 wt %), in a bioresorbable polymer, poly L lactic acid (PLLA), and shaped under the form of films and also fibers (which were obtained by electrospinning). Different release rates were achieved by varying the composition or the preparation conditions of the materials. Cellular assays investigating the migration of cancer cells and the inhibition of fungi showed a good correlation between these release rates and the cellular responses. Overall, this study allowed not only to increase the span of possible formulations of the benzoxaboroles, but also to highlight the issues related to their formulation in materials, due to the inherent reactivity of the benzaxoborole function.

Os osteoblastos são células de origem mesenquimal envolvidas na formação óssea. Essas células podem sofrer alterações decorrentes de traumas, intervenções, e infecções. As infecções podem ser minimizadas a partir do uso de antimicrobianos. O poli(L-lactídeo) ou PLLA, é um polímero sintético que se destaca por sua biocompatibilidade e absorção, o qual pode ser utilizado como um liberador farmacológico local, como alternativa à terapêutica antimicrobiana sistêmica. Esse polímero também é empregado como matriz de suporte celular na engenharia de tecidos ósseos, por auxiliar na reparação e regeneração. A incorporação de partículas nesse polímero pode gerar reações adversas, portanto, devemos nos certificar que o dispositivo polimérico incorporado com antimicrobianos não seja citotóxico. Proposição: Analisar a estrutura e a citotoxidade em osteoblastos de dispositivos poliméricos de PLLA incorporados com antimicrobianos, sendo eles: Amoxicilina ou Azitromicina ou Clindamicina ou Metronidazol para uso local. Metodologia: Foram confeccionados 270 dispositivos poliméricos com 6mm de diâmetro composto de PLLA com a incorporação de antimicrobianos a 20%, Amoxicilina (AM) ou Azitromicina (AZ) ou Clindamicina (CL) ou Metronidazol (ME) sendo confeccionados através de dois métodos: eletrofiação (malhas) ou deposição (filmes). Posteriormente, foi realizado o teste de citotoxicidade direta MTT nesses dispositivos com a cultura de osteoblastos em 24, 48 e 72h de experimento. Para análise da estrutura do dispositivo, foram feitas análises macroscópicas através de fotografias digitais e microscópicas com Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV). Resultados: A reação de citotoxidade mostrou que malhas e filmes incorporados à antimicrobianos são compatíveis com a cultura de osteoblastos, não apresentando citotoxicidade em nenhum momento do estudo (p<0.05). Na fotografia pudemos observar que os dispositivos apresentam coloração semelhante em relação às malhas e coloração diferenciada para filmes dependendo do tipo de antimicrobiano incorporado. No MEV, através da análise dos dispositivos pudemos notar que houve diferença no aspecto das superfícies dos filmes, sendo que os filmes de AM apresentaram aspecto irregular e poroso, enquanto AZ aparece liso com alguns grânulos, os de CL e ME possui superfícies ásperas e os de PLLA apresentaram superfície lisa. Quanto às malhas, notamos que todas as amostras apresentaram microfibras e poros que imitam a matriz extracelular, diferenciando-se apenas na espessura das fibras. Houve a presença de osteoblastos em todos os filmes confeccionados, mas os filmes de AM não induziram a proliferação, aparecendo apenas células isoladas. Enquanto nas malhas só foram observados osteoblastos em malhas de AM, ME e PLLA. Conclusão: Os dispositivos poliméricos confeccionados com PLLA incorporados com antimicrobianos podem ser usados na reparação e regeneração óssea uma vez que não apresentaram citotoxicidade em osteoblastos. / Osteoblasts are mesenquima originated cells, which are involved in the bone formation. These cells may suffer alterations due to traumas, interventions and infeccions. The infections can be minimized by the handling of antimicrobials. Poly (L-lactide) or PLLA is a synthetic polymer known for its biocompatibility and absorption, which can be used as a local pharmacological releaser, as an alternative to the systemic antimicrobial therapy. This polymer also can be frequently used as a supporting structure to cellular matrix in the bone tissue engineering as it can be used for support in repair and regeneration. The particle incorporation in this polymer can create side effects, therefore, we need to certificate that the polymeric device incorporated with antimicrobials are not cytotoxic. Proposition: Analyse the structure and cytotoxicity in osteoblasts of PLLA polymeric devices associated with antimicrobials, being them: Amoxicillin, Azithromycin, Clindamycin and Metronidazole. Methods: For this study 270 polymerical devices were manufactured with 6mm diameter of PLLA with a 20% antimicrobials incorporation of Amoxicillin (AM), Azithromycin (AZ), Clindamycin (CL) and Metronidazole (ME) that have been produced through two methods: eletrospinning (mesh) or casting (film). Afterwards a MTT cytotoxicity test was made over the periods of 24, 48 and 72 hours of experiment. To make a structural analysis of the device a macroscopic analysis was performed through photographs and microscopic imaging with scanning electron microscope (SEM). Results: The cytotoxicity reaction exhibited that meshes and films incorporated with antimicrobials are comparable with the osteoblasts culture, indicating that there was no cytotoxicity in any moment (p < 0.05). In the phothograph we could observe that the devices showed a similar coloration among the meshes and different coloration for the films depending on the incorporated antimicrobial. The SEM analysis displayed a difference in the surface appearance of the films. The AM films displayed an irregular and porous appearance, meanwhile, AZ looked smooth with few grains, the CL and ME have rough surfaces and PLLA presents smooth surfaces. As for the meshes, we noticed that all the samples had microfibers and pores that mimic the extracellular matrix, differing only in the thickness of the fibers. Osteoblasts were present in all films but AM did not induce proliferation, with only isolated cells emerging. In meshes osteoblasts were only found in AM, ME and PLLA. Conclusion: Polymeric devices made with PLLA incorporated with antimicrobials can be used in bone repair and regeneration given that they did not offer cytotoxicity for osteoblasts.

Orientador: Maria Isabel Felisberti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T10:53:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rufino_ThiagodoCarmo_M.pdf: 62178066 bytes, checksum: c86de8ad8c099d3ea0fb76540c55b0de (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Blendas de poli (L-Lactídeo) (PLLA) e poli(óxido de etileno) (PEO) têm sido amplamente estudadas devido às características destes polímeros tais como a biocompatibilidade e a biodegradabilidade e ao potencial de aplicação destas blendas nas áreas médica e farmacológica. Além disso, combinam um polímero hidrofóbico e quebradiço (PLLA) com um polímero hidrofílico/hidrossolúvel e flexível (PEO). A literatura apresenta estas blendas como sendo miscíveis na fase amorfa com base na depressão da temperatura de fusão dos componentes, porém não consideram possíveis efeitos morfológicos sobre a fusão e estes resultados são restritos a determinada faixa de massa molar. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar se e como as propriedades térmicas e morfológicas de blendas PLLA/PEO são influenciadas pela composição e pela massa molar. Blendas com diferentes composições foram obtidas por criodessecação de soluções dos polímeros, com massas molares variando em ampla faixa, em benzeno. As blendas constituídas por PEO (Mw = 5,0 ¿¿ 163,0 kDa) e PLLA (Mw = 11,0 ¿¿ 199,0 kDa) mostraram-se imiscíveis na faixa de composição de 20 ¿¿ 80% de PEO. Blendas contendo 20% de PEO apresentaram comportamento de fusão e cristalização anômalo, atribuído a fatores de natureza cinética e morfológica. A cristalização fracionada do PEO nestas blendas sugere que o processo ocorreu sob confinamento. Para as demais composições a cristalização do PEO ocorreu sobre os esferulitos de PLLA, que atuou como um template para os cristalitos de PEO / Abstract: Blends of poly(l-lactic acid) (PLLA) and polyethylene oxide (PEO) have been studied by several authors, mainly due to the biocompatibility and biodegradability characteristics of these polymers, and to the potential application of their blends in medical and pharmacological areas. Besides, these blends combine a brittle and hydrophobic polymer (PLLA) with a exible and hydrophilic one (PEO). The current bibliography assumes the miscibility of these blends in the amorphous state based on the melting point depression. However, morphological e ects on the melting characteristics of the polymers are not considered and the results are restricted to a narrow molar mass range for both polymers. In this context, this work aims to evaluate if and how molar mass and compound ratio a ect the thermal properties and the morphology of these blends. The blends were prepared by freeze-drying of polymer solution in benzene. The results showed that the blends of PEO (Mw = 5 ¿¿ 163,0 kDa) and PLLA (Mw = 11,0 ¿¿ 199,0 kDa) are immiscible in the composition of 20 7! 80% of PEO. Blends containing 20% of PEO presented anomalous melting and fusion behavior as consequence of con ned fractioned crystallization, resulting in kinetic and morphological changes. The crystallization of PEO phase in blend during cooling from the melting state occured on the PLLA crystallites, which acted as template / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

<p>The healing process of human bone can be aided by the presence of differentmaterials. A material that is transformed into bone when in contact with bone iscalled a boneconductive material. By transforming into bone the material reduces thetime that it takes to heal a fracture. This report is a study of existing boneconductivematerials on the market to see if there is a material available that would be suitable totest on larger fractures. The wanted application is to be able to heal fractures up to50 mm which is a fracture too big for the body to heal on its own.The healing process of human bone can be aided by the presence of differentmaterials. A material that is transformed into bone when in contact with bone iscalled a boneconductive material. By transforming into bone the material reduces thetime that it takes to heal a fracture. This report is a study of existing boneconductivematerials on the market to see if there is a material available that would be suitable totest on larger fractures. The wanted application is to be able to heal fractures up to50 mm which is a fracture too big for the body to heal on its own.</p>

The healing process of human bone can be aided by the presence of differentmaterials. A material that is transformed into bone when in contact with bone iscalled a boneconductive material. By transforming into bone the material reduces thetime that it takes to heal a fracture. This report is a study of existing boneconductivematerials on the market to see if there is a material available that would be suitable totest on larger fractures. The wanted application is to be able to heal fractures up to50 mm which is a fracture too big for the body to heal on its own.The healing process of human bone can be aided by the presence of differentmaterials. A material that is transformed into bone when in contact with bone iscalled a boneconductive material. By transforming into bone the material reduces thetime that it takes to heal a fracture. This report is a study of existing boneconductivematerials on the market to see if there is a material available that would be suitable totest on larger fractures. The wanted application is to be able to heal fractures up to50 mm which is a fracture too big for the body to heal on its own.

Tissue engineering merges the disciplines of study like cell biology, materials science, engineering and surgery to enable growth of new living tissues on scaffolding constructed from implanted polymeric materials. One of the most important aspects of tissue engineering related to material science is design of the polymer scaffolds. The polymer scaffolds needs to have some specific mechanical strength over certain period of time. In this work bioresorbable aliphatic polymers (PCL and PLLA) were blended using extrusion and solution methods. These blends were then extruded and electrospun into fibers. The fibers were then subjected to FDA standard in vitro immersion degradation tests where its mechanical strength, water absorption, weight loss were observed during the eight weeks. The results indicate that the mechanical strength and rate of degradation can be tailored by changing the ratio of PCL and PLLA in the blend. Processing influences these parameters, with the loss of mechanical strength and rate of degradation being higher in electrospun fibers compared to those extruded. A second effort in this thesis addressed the potential separation of the scaffold from the tissue (loss of apposition) due to the differences in their low strain responses. This hypothesis that using knit with low tension will have better compliance was tested and confirmed.

O problema do resíduo plástico vem se tornando crucial nos últimos anos no que concerne aos problemas ambientais. Neste cenário, a preparação de compósitos baseados em polímeros e fibra naturais, tais como as da casca de coco, levaria à redução do custo do produto final e a consequente diminuição da quantidade de resíduo do agronegócio descartado no meio ambiente. No Brasil, a produção anual de coco é por volta de 1,5 bilhões de frutos em uma área cultivada de 2,7 milhões de hectares. Porém, a fibra da casca do coco tem sido pouco utilizada para aplicações industriais, representando um componente importante no montante de resíduo. Por outro lado, polímeros biodegradáveis vêm atraindo a atenção da população como um todo, em razão dos problemas ambientais decorrentes do uso crescente de materiais poliméricos de degradabilidade baixa descartados como resíduos. Adicionalmente, quando se considera uma aplicação na área médica, torna-se necessário que os produtos sejam esterilizados, e a radiação ionizante é amplamente utilizada para a esterilização de artefatos médico-cirúrgicos. Neste trabalho, foram estudados blendas e compósitos baseados em dois polímeros comerciais: poli(e- caprolactona), PCL, e poli(ácido láctico), PLLA, e fibra de coco verde. Estes polímeros, além de biodegradáveis, são também biocompatíveis, por isso, é importante conhecer o efeito da radiação ionizante nestes materiais. As amostras foram irradiadas com raios gama proveniente de fonte de 60Co e com feixe de elétrons, com doses de radiação no intervalo de 10 kGy a 1 MGy. As amostras não irradiadas e irradiadas foram ensaiadas por diversas técnicas analíticas e de caracterização que permitiram conhecer suas propriedades de modo a viabilizar sua aplicação como precursores de artefatos médico-cirúrgicos. Não foi possível observar a influência da dose de radiação na estabilidade térmica das blendas irradiadas no intervalo de dose estudado. A adição de fibra de coco parece não influenciar significativamente a estabilidade térmica dos compósitos não irradiado e irradiados até 100 kGy. O processo de acetilação das fibras mostrou-se ineficiente na promoção da interação na interface das fibras com a matriz polimérica, conforme esperado inicialmente. Isto foi evidenciado pela ligeira redução da resistência à tração observada nas amostras dos compósitos. Apesar disso, esta redução não chega a afetar negativamente as propriedades mecânicas das blendas comparativamente com as dos compósitos. A radiação ionizante também não promoveu interação detectável entre as fibras e a matriz polimérica. Os resultados dos testes de citotoxicidade indicaram que os produtos de lixiviação dos homopolímeros, blendas e compósitos não liberaram quantidade de substâncias suficientes que provoquem morte celular significativa. O processamento térmico devido ao procedimento para a obtenção dos compósitos e o tratamento químico prévio de acetilação das fibras contribuíram para a redução da carga microbiológica. Além disso, reduzindo-se a carga microbiológica inicial, foi possível reduzir as doses necessárias para realizar a esterilização. Os resultados dos ensaios de degradabilidade enzimática e em solo simulado indicam que os materiais estudados não são afetados negativamente pelo processamento por radiação. Embora a adição das fibras tenha reduzido levemente o processo de degradação, os compósitos continuaram degradando ao longo do tempo. Os produtos fabricados utilizando os materiais estudados neste trabalho poderão ser processados por radiação até doses de 100 kGy sem prejuízo à sua biodegradabilidade. / Plastic solid waste has become a serious problem recently concerning environmental impact. In this scenario, preparation of polymers and composites based on coconut husk fiber would lead to a reduction on the cost of the final product. Additionally, it will reduce the amount of agribusiness waste disposal in the environment. In Brazil, coconut production is around 1.5 billion fruits by year in a cultivated area of 2.7 million hectares, but the coconut husk fiber has not been used much for industrial applications. Moreover, biodegradable polymers have attracted the attention of the most part of population, due to the environmental issues arising from the increasing use of polymeric materials of low degradability discharged as waste residue. Besides, when considering an application in the medical field, it is necessary that the products are sterilized and, ionizing radiation is widely used to sterilize medical and surgical devices. In this work, it was studied blends and composites based on two commercial polymers: poly (e-caprolactone), PCL, and poly (lactic acid), PLLA, and coconut fiber. Those polymers are biodegradable as well as biocompatible, so it is important to know the effect of ionizing radiation in these materials. Samples were irradiated with gamma rays from 60Co source and electron beam wtih radiation doses ranging from 10 kGy up to 1 MGy. The non-irradiated and irradiated samples were studied using several analytical techniques and characterization assays that allowed understanding their properties in order to enable their application as precursors for medical and surgical devices. Thermal stability of non irradiated and irradiated composites up to 100 kGy radiation dose is not affected significantly by the coconut fiber incorporation to the polymeric matriz. Acetylation of fibers was not effective in order to induce any interaction between fibers and polymeric matrix, as expected. That was verified by the slight reduction of stress strenght observed in the composites specimens. Besides that, this reduction did not affect negatively mechanical properties of blends compared to the composites. Ionizing radiation neither promoted detectable interaction between polymeric matrix and fibers. Citotoxicity tests indicated that lixiviation products from homopolymers, blend and composites did not release sufficient amount of substances to induce significant celular death. Thermal processing used to obtain composites and previous acetylations by chemical treatment contributed to the bioburden reduce. Furthermore, reducing initial bioburden it was possible to diminish radiation doses needed to perform sterilization. Enzymatic and soil degradation were not negatively affected by radiation processing. Even though fiber incorporation to the polymer blend slightly reduced degradation process, composites continued degrading through time. Artifacts produced by means of the materials studied here can be radiation processed with doses up to 100 kGy without prejudice of their biodegradability.

The extracellular matrix (ECM) is secreted by the host tissue and is an important key for mechanisms of cell responses. The main properties of the ECM materials include biodegradability, biocompatibility, and nanostructured in a 3D fibre network. In addition, ECM is composed of important molecules like growth factors, glycosaminoglycans (GAGs), collagens, fibronectin, and lamin, while final composition depends on the native tissue. We have selected for this study ECMs from cortical bone (B-ECM) and pericardium (P-ECM) tissue. These ECMs were digested by collagenase, pepsin and trypsin. Each of these digested ECMs was used to produce PLLA-ECM based electrospun scaffolds by two different methodologies (1) non-crosslinked (NCLK) hybrid electrospun scaffolds composed of PLLA and digested ECMs and (2) PLLA-collagen electrospun scaffolds crosslinked with digested ECMs (CLK scaffolds). This research proposes the characterization of the digestion promoted by collagenase, pepsin and trypsin on the ECMs, followed by the evaluation of the potential of the digested ECMs and of the PLLA-ECM scaffolds for bone regeneration. The proteinaceous mixture, produced from the ECM digestion, had compositions, which were dependent on the type of ECM, and on the enzymatic treatment, as shown by protein quantification, GAGs quantification, TGA, SDS-page and TPEF-SHG. All the results point to an extensive digestion caused by collagenase and pepsin and a milder digestion caused by trypsin. The digested ECMs were incorporated into nanofibrous scaffolds, and the products were characterized by SEM, TGA, DSC and TPEF-SHG. The porous nanofibrous mesh from non-crosslinked scaffolds exhibited fibres without beads and a uniform diameter. However, the crosslinked scaffolds presented non-organized agglomerates around the fibres making a less porous surface. TGA and DSC suggest the incorporation of the ECMs on the scaffolds. However, the distribution of the protein on the polymer was mostly dependent on the incorporation method, as showed by TPEF-SHG. To access the biomaterial ability for bone regeneration, bone marrow mesenchymal stem cells (BMMSCs) were cultured on the scaffolds over 21 days. Osteogenic markers such as ALP activity, mineral nodule formation by ARS staining, col1a2 immunostaining, and gene expression were analysed to access how the materials could induce BMMSCs osteodifferentiation. Comparing NCLK to CLK scaffolds the key factor for osteogenesis is the release of soluble factors, showing NCLK scaffolds with a higher ability to induce mineralization than CLK scaffolds. However, when comparing the effect of the enzymatic digestion on the mineralization of the scaffolds over the days, it is possible to establish that the effect of the enzymatic treatment is also related to the type of ECM. Despite all those differences, some PLLA-ECM scaffolds exhibited potential to induce earlier mineralization, observed by the analysis of bglap, runX2, Osx, sparc and col1a2 genes as osteogenic markers. / A matriz extracelular (ECM) é secretada pela células no tecido nativo e reúne propriedades chave para respostas celulares. Entre suas principais propriedades destacam-se: biodegradabilidade, biocompatibilidade e nanoestruturada tridimensionalmente. Além disso, é rica em sinalizadores celulares tais como: fatores de crescimento, glicosaminaglicanas (GAGs), colágeno, fibronectina e laminina, no entanto sua composição depende do tecido na qual se encontra. Para este estudo, foram selecionadas ECMs provenientes de osso cortical e de pericárdio. Estas ECMs foram digeridas por colagenase, pepsina e tripsina. Cada um dos produtos de digestão foi utlizado para a produção de suportes eletrofiados de PLLA-ECM, utilizando-se dois diferentes métodos de incorporação, (1) Suportes eletrofiados híbridos de PLLA-ECM obtidos a partir da eletrofiação da co-solução em 1,1,1,3,3,3-hexafluor-2-propanol, e (2) imobilização das ECM digeridas sobre suportes eletrofiados de PLLA-colágeno. O presente trabalho propõe-se a caracterizar as ECMs digeridas e a avaliar o potencial dos suportes eletrofiados de PLLA-ECM para a regeneração óssea. A mistura proteinácea obtida a partir da digestão das ECMs, mostrou que a sua composição é dependentes do tipo de ECM e da digestão enzimática, resultado este confirmado através da quantificação de proteínas, quantificação de glicosaminoglicanas, TGA, SDS-page e TPEF-SHG. A partir destes, foi observada que a colagenase é a enzima que promove a maior degradação das ECMs, enquanto que a tripsina promove uma degradação em menor escala. As matrizes digeridas foram incorporadas no material nanoestruturado, estes foram caraterizados por SEM, TGA, DSC e TPEF-SHG. Observou-se que a malha eletrofiada a partir da co-solução de PLLA-ECM exibiu a formação de fibras de diâmetro uniforme, enquanto que os suportes imobilizados apresentaram a formação de aglomerados sólidos ao redor das fibras, originando uma malha menos porosa. As análises de TGA e DSC confirmaram a incoporação das ECMs nas malhas eletrofiadas, e através da técnica de TPEF-SHG observou-se a distribuição das proteinas no polímero. O potencial dos materiais para a regeneração óssea foi avaliado através da cultura de células tronco mesenquimais de medula óssea sobre os suportes eletrofiados durante 21 dias, e em seguida, medidas de ALP, quantificação de coloração com vermelho de alizarina, imunofluorescência com anticorpo col1a2, e expressão de gênica foram analisadas para a avaliação de como os materiais eletrofiados de PLLA-ECM induzem a osteodiferenciação. Comparando-se materiais produzidos por co-solução e os materiais imobilizados foi possível observar que a resposta osteogênica é maior nos materiais híbridos devido a liberação de fatores solúveis dos suportes eletrofiados. No entanto, comparando-se o efeito da digestão enzimática na capacidade de mineralização dos suportes , é possível observar que o efeito da digestão enzimática é dependente do tipo de ECM. Em geral, foi possível observar que os suportes eletrofiados de PLLA-ECM exibem potencial para uso em engenharia de tecidos, em específico, regeneração óssea, uma vez que apresentaram-se regulados o conjunto de genes bglap, RunX2, Osx, sparc e col1a2.