Hidrogéis são materiais poliméricos com habilidade em intumescer em água e fluidos biológicos sem, contudo, se dissolver. Devido às suas propriedades de maciez e biocompatibilidade, estes materiais têm tido um crescimento enorme na área de engenharia de tecido, encapsulamento de células e liberação de drogas. Este trabalho visa a produção de hidrogéis de poli(N-vinil-2-pirrolidona) e seus copolímeros a partir de reticulações químicas. Como metodologia alternativa de produção de hidrogéis de poli(N-vinil-2-pirrolidona), foi estudada a reticulação do PVP por reação de Fenton, sendo que as concentrações dos reagentes foram avaliadas a fim de produzir um hidrogel com características semelhantes aos hidrogéis de PVP por radiação ionizante. O grande diferencial desta metodologia foi a rápida cinética de gelificação apresentada, creditanto um potencial de aplicação inédito. A partir de reticulações químicas mais brandas, foi estudada a produção de hidrogéis de copolímeros de N-vinil-2-pirrolidona e aldeídos com quitosana, e íons divalentes. Além de estudadas as propriedades relativas ao hidrogel tais como: conteúdo de gel, grau de intumescimento, cinética de reação, citotoxicidade, densidade de reticulação, massa molar média entre as ligações cruzadas e tamanho de poro. / Hydrogels are polymeric materials that have the ability to absorb water and biological fluids in their three-dimensional polymeric matrix without dissolution. Due to their interesting properties, such as softness and biocompatibility, there is a growing interest in their application in tissue engineering, cell encapsulation and drug delivery system. This work aims at the study of hydrogels from poly(N-vinyl-2-pyrrolidone) and copolymers produced by chemical crosslinking methods. PVP crosslinking by Fenton reaction was studied as an alternative methodology to produce poly(N-vinyl-2-pyrrolidone) hydrogels. The reagents concentrations were evaluated, in order to produce a hydrogel with the same properties of the hydrogels prepared by high energy radiation. The advantage of this methodology is its fast jellification kinetic, warranting new potential unprecedented applications. From mild chemical crosslinking methods, the production of hydrogels from copolymers of N-vinyl-2-pyrrolidone and aldehydes with chitosan, and divalent ions was studied. Hydrogels properties as: gel content, swelling ratio, reaction kinetics, cytotoxicity, crosslinking density, molecular weight and pore size were investigated.

Blendas poliméricas são misturas físicas de dois ou mais polímeros. O interesse de obtenção de blendas poliméricas, com características físicas e químicas desejadas para as mais diversas aplicações, é crescente em todo o mundo. Neste trabalho foram desenvolvidos filmes de blendas de quitosana e poli(N-vinil-2-pirrolidona) (PVP) em várias proporções. A irradiação destes filmes com radiação UV254nm gerou hidrogéis estáveis. Foram também obtidos hidrogéis a partir de co-soluções aquosas destes polímeros, em diversas proporções, com reticulação de seus componentes induzida pela radiação ultravioleta. Em ambos os casos, os materiais foram caracterizados e avaliados quanto a sua potencialidade de uso como biomaterial. Para análise e caracterização das blendas e hidrogéis utilizaram-se as técnicas de espectroscopia no infravermelho (IV), microscopia eletrônica de varredura (MEV), calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TGA), difratometria de raios X e transmissão de vapor de água (WVT). Os resultados mostraram que a forte interação entre PVP e quitosana leva a um aumento da insolubilidade da blenda em relação à PVP pura, mesmo com baixas quantidades de quitosana. A presença de PVP aumenta a hidrofilicidade da blenda e também ocasiona a diminuição da cristalinidade da quitosana. Outro aspecto importante foi o aumento da estabilidade térmica das quitosanas, também influenciada pelo aumento da parcela de PVP nas blendas. A análise dos dados parece indicar que uma SIPN foi formada, onde a rede básica é constituída de PVP reticulada, enquanto a quitosana é mantida \"presa\" nesta rede, sem participar da mesma, mas impedida de ser extraída. O estudo da irradiação de co-soluções aquosas de PVP e quitosana gerou hidrogéis estáveis, porém restritos a baixa porcentagem de quitosana na mistura - até 30%. Este estudo revelou, também, que a presença de ácido acético na solução facilita o processo de reticulação, incluindo solução de PVP pura. A permeabilidade à água dos filmes de blendas de quitosana/PVP não irradiados e irradiados indica sua potencialidade de aplicações desses materiais em áreas medicinal e alimentícia. A literatura descreve vários métodos de produção de hidrogéis de quitosana, porém, todos baseados no uso de agentes reticulantes externos ou da enxertia de grupos reativos na cadeia de quitosana. Deve-se ressaltar que o sistema de reticulação aqui proposto não faz uso de agentes de reticulação, fotoiniciadores nem incorporação de algum grupo fotorreativo nas cadeias dos polímeros. De modo geral, os resultados obtidos dos materiais poliméricos irradiados e não-irradiados sugerem que possuem potencialidade para várias aplicações: como biomaterial, por exemplo, matrizes poliméricas para liberação controlada de fármacos, curativos para ferimentos mais leves, outros. / Polymer blends are physical mixtures of two or more polymers. The interest in obtaining polymer blends, with desired physical and chemical characteristics for the most diverse applications, is increasing in the whole world. In this work, chitosan and poly(N-vinyl-2-pyrrolidone) (PVP) blend films were developed at several ratios. Hydrogels were also obtained from co-solutions of these polymers, at diverse ratios, through crosslinking induced by ultraviolet radiation. In both cases, the materiais were characterized and evaluated in terms of their potentiality of use as biomaterial. For analysis and characterization of blends and hydrogels were utilized the techniques of infrared spectroscopy (IR), scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA), X-ray diffractometry (XRD), and water vapor transmission (WVT). The results have shown that the strong interaction between PVP and chitosan leads to an increase of blend insolubility in relation to pure PVP, even with low amounts of chitosan. PVP presence increases blend hydrophilicity and causes reduction of chitosan crystallinity, as well. Another important aspect was the increase of chitosan thermal stability, influenced by the increase of PVP portion in blends. Analysis of the data seems to indicate that a SIPN was formed, where the basic net is constituted of crosslinked PVP, while chitosan is kept \"imprisoned\" in this net, without participating of the same, but hindered of being extracted. The study of irradiation of PVP and chitosan aqueous co-solutions generated stable hydrogels, however restricted low chitosan percentage in the mixture - up to 30%. This study also disclosed that the acetic acid presence in the solution facilitates the crosslinking process, including pure PVP solution. Permeability to water of non-irradiated and irradiated blend films of chitrosan/PVP indicates application potentiality of these materiais in medicinal and food areas. Literature describes several methods of chitosan hydrogel production, however, all basing on the use of external crosslinkers or graft of reactive groups on chitosan chain. It must be pointed out that the crosslinking system considered here does not make use of crosslinkers, photoinitiators nor incorporation of some photoreactive group into the chains of the polymers. In a general way, the results obtained from irradiated and non-irradiated polymer materials suggest they possess potentiality for some applications: as biomaterial, for example, polymer matrices for controlled drug release, dressings for simpler wounds, others.

Hidrogéis são materiais poliméricos com habilidade em intumescer em água e fluidos biológicos sem, contudo, se dissolver. Devido às suas propriedades de maciez e biocompatibilidade, estes materiais têm tido um crescimento enorme na área de engenharia de tecido, encapsulamento de células e liberação de drogas. Este trabalho visa a produção de hidrogéis de poli(N-vinil-2-pirrolidona) e seus copolímeros a partir de reticulações químicas. Como metodologia alternativa de produção de hidrogéis de poli(N-vinil-2-pirrolidona), foi estudada a reticulação do PVP por reação de Fenton, sendo que as concentrações dos reagentes foram avaliadas a fim de produzir um hidrogel com características semelhantes aos hidrogéis de PVP por radiação ionizante. O grande diferencial desta metodologia foi a rápida cinética de gelificação apresentada, creditanto um potencial de aplicação inédito. A partir de reticulações químicas mais brandas, foi estudada a produção de hidrogéis de copolímeros de N-vinil-2-pirrolidona e aldeídos com quitosana, e íons divalentes. Além de estudadas as propriedades relativas ao hidrogel tais como: conteúdo de gel, grau de intumescimento, cinética de reação, citotoxicidade, densidade de reticulação, massa molar média entre as ligações cruzadas e tamanho de poro. / Hydrogels are polymeric materials that have the ability to absorb water and biological fluids in their three-dimensional polymeric matrix without dissolution. Due to their interesting properties, such as softness and biocompatibility, there is a growing interest in their application in tissue engineering, cell encapsulation and drug delivery system. This work aims at the study of hydrogels from poly(N-vinyl-2-pyrrolidone) and copolymers produced by chemical crosslinking methods. PVP crosslinking by Fenton reaction was studied as an alternative methodology to produce poly(N-vinyl-2-pyrrolidone) hydrogels. The reagents concentrations were evaluated, in order to produce a hydrogel with the same properties of the hydrogels prepared by high energy radiation. The advantage of this methodology is its fast jellification kinetic, warranting new potential unprecedented applications. From mild chemical crosslinking methods, the production of hydrogels from copolymers of N-vinyl-2-pyrrolidone and aldehydes with chitosan, and divalent ions was studied. Hydrogels properties as: gel content, swelling ratio, reaction kinetics, cytotoxicity, crosslinking density, molecular weight and pore size were investigated.

Blendas poliméricas são misturas físicas de dois ou mais polímeros. O interesse de obtenção de blendas poliméricas, com características físicas e químicas desejadas para as mais diversas aplicações, é crescente em todo o mundo. Neste trabalho foram desenvolvidos filmes de blendas de quitosana e poli(N-vinil-2-pirrolidona) (PVP) em várias proporções. A irradiação destes filmes com radiação UV254nm gerou hidrogéis estáveis. Foram também obtidos hidrogéis a partir de co-soluções aquosas destes polímeros, em diversas proporções, com reticulação de seus componentes induzida pela radiação ultravioleta. Em ambos os casos, os materiais foram caracterizados e avaliados quanto a sua potencialidade de uso como biomaterial. Para análise e caracterização das blendas e hidrogéis utilizaram-se as técnicas de espectroscopia no infravermelho (IV), microscopia eletrônica de varredura (MEV), calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TGA), difratometria de raios X e transmissão de vapor de água (WVT). Os resultados mostraram que a forte interação entre PVP e quitosana leva a um aumento da insolubilidade da blenda em relação à PVP pura, mesmo com baixas quantidades de quitosana. A presença de PVP aumenta a hidrofilicidade da blenda e também ocasiona a diminuição da cristalinidade da quitosana. Outro aspecto importante foi o aumento da estabilidade térmica das quitosanas, também influenciada pelo aumento da parcela de PVP nas blendas. A análise dos dados parece indicar que uma SIPN foi formada, onde a rede básica é constituída de PVP reticulada, enquanto a quitosana é mantida \"presa\" nesta rede, sem participar da mesma, mas impedida de ser extraída. O estudo da irradiação de co-soluções aquosas de PVP e quitosana gerou hidrogéis estáveis, porém restritos a baixa porcentagem de quitosana na mistura - até 30%. Este estudo revelou, também, que a presença de ácido acético na solução facilita o processo de reticulação, incluindo solução de PVP pura. A permeabilidade à água dos filmes de blendas de quitosana/PVP não irradiados e irradiados indica sua potencialidade de aplicações desses materiais em áreas medicinal e alimentícia. A literatura descreve vários métodos de produção de hidrogéis de quitosana, porém, todos baseados no uso de agentes reticulantes externos ou da enxertia de grupos reativos na cadeia de quitosana. Deve-se ressaltar que o sistema de reticulação aqui proposto não faz uso de agentes de reticulação, fotoiniciadores nem incorporação de algum grupo fotorreativo nas cadeias dos polímeros. De modo geral, os resultados obtidos dos materiais poliméricos irradiados e não-irradiados sugerem que possuem potencialidade para várias aplicações: como biomaterial, por exemplo, matrizes poliméricas para liberação controlada de fármacos, curativos para ferimentos mais leves, outros. / Polymer blends are physical mixtures of two or more polymers. The interest in obtaining polymer blends, with desired physical and chemical characteristics for the most diverse applications, is increasing in the whole world. In this work, chitosan and poly(N-vinyl-2-pyrrolidone) (PVP) blend films were developed at several ratios. Hydrogels were also obtained from co-solutions of these polymers, at diverse ratios, through crosslinking induced by ultraviolet radiation. In both cases, the materiais were characterized and evaluated in terms of their potentiality of use as biomaterial. For analysis and characterization of blends and hydrogels were utilized the techniques of infrared spectroscopy (IR), scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA), X-ray diffractometry (XRD), and water vapor transmission (WVT). The results have shown that the strong interaction between PVP and chitosan leads to an increase of blend insolubility in relation to pure PVP, even with low amounts of chitosan. PVP presence increases blend hydrophilicity and causes reduction of chitosan crystallinity, as well. Another important aspect was the increase of chitosan thermal stability, influenced by the increase of PVP portion in blends. Analysis of the data seems to indicate that a SIPN was formed, where the basic net is constituted of crosslinked PVP, while chitosan is kept \"imprisoned\" in this net, without participating of the same, but hindered of being extracted. The study of irradiation of PVP and chitosan aqueous co-solutions generated stable hydrogels, however restricted low chitosan percentage in the mixture - up to 30%. This study also disclosed that the acetic acid presence in the solution facilitates the crosslinking process, including pure PVP solution. Permeability to water of non-irradiated and irradiated blend films of chitrosan/PVP indicates application potentiality of these materiais in medicinal and food areas. Literature describes several methods of chitosan hydrogel production, however, all basing on the use of external crosslinkers or graft of reactive groups on chitosan chain. It must be pointed out that the crosslinking system considered here does not make use of crosslinkers, photoinitiators nor incorporation of some photoreactive group into the chains of the polymers. In a general way, the results obtained from irradiated and non-irradiated polymer materials suggest they possess potentiality for some applications: as biomaterial, for example, polymer matrices for controlled drug release, dressings for simpler wounds, others.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Isabella Tereza Ferro Barbosa.pdf: 1500669 bytes, checksum: 82ebaab9bd4deeb9abb1fde076f7951a (MD5) Previous issue date: 2011-03-03 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / The use of hydrogels combined with various additives in tissue regeneration and wound scarring, injuries and burnings has been an option in treatments of difficult scarring, infected-bleeding wounds, burnings and other diseases whose treatments, moist and sterilized resources are required. The hydrogels based on poly (N-vinyl-2-pyrrolidone) are membranes that form an effective barrier over the wound. It protects against the intrusion of external bacteria. It allows the passage in and out of oxygen and medicaments, since they are permeable to them. Pseudobohemite obtained by the sol-gel process are nanoparticles that present a highly superficial area, with expressive characteristic of bleeding absorption. They can adsorb large concentrations of medicaments released gradually in a site containing large amount of water, as it is the case of hydrogel membranes. The therapeutical attributes of hydrogel membranes are highly influenced by the presented concentration of water, about 85 to 90%, which determines the useful life and mechanical attributes of the product. Hydrogel based on PVP presents poor mechanical properties, which makes more difficult the handling of larger curatives. The objective of the study in obtaining hydrogel, based on PVP containing sodium alginate and nanoparticles of pseudobohemite obtained by sol-gel process consists in getting membranes with better mechanical properties and possible to incorporate suitable drugs to each kind of injures. In this study, were obtained and characterized membranes PVP based hydrogels (10%) containing sodium alginate nanoparticles pseudoboehmite concentrations of 1% and 3% respectively. The membranes were obtained by ionizing radiation dose of 25 kGy. The characterization of the membranes was performed by means of tensile tests and the physical-chemical gel fraction / fraction of the sun, swelling, dehydration isotherm is a function of time and thermal analysis. The results showed that the membranes of PVP containing sodium alginate showed higher degree of crosslinking (gel fraction higher), greater strength, greater degree of dehydration as a function of time and gel fraction higher water absorption compared to traditional membranes, only based PVP. / O uso de hidrogéis combinados com diversos aditivos na regeneração de tecidos e cicatrizações em ferimentos, lesões e queimaduras vem sendo uma opção em tratamentos de difícil cicatrização, em ferimentos infeccionados com exsudação e outras enfermidades cujos tratamentos necessitam de meios úmidos e estéreis. Os hidrogéis a base de poli (N-vinil-2- pirrolidona) são membranas que formam uma barreira efetiva no ferimento, contra a intrusão de bactérias externas, embora permitam a passagem de oxigênio e de medicamentos, por serem permeáveis a eles. Pseudoboemitas obtidas pelo processo sol-gel são nanopartículas que apresentam uma alta área superficial, além de apresentar expressivas propriedades de absorção do exsudado, podem adsorver grande concentração de medicamentos e estes são liberados gradativamente em um meio contendo grande quantidade de água como é o caso das membranas de hidrogéis. As propriedades terapêuticas das membranas de hidrogel são altamente influenciadas pela concentração de água presente, que deve ser ao redor de 85 a 90%, a qual determina a vida útil e as propriedades mecânicas do produto. Os hidrogéis produzidos somente a base de PVP apresentam propriedades mecânicas pobres o que dificulta o manuseio de curativos com maiores dimensões. O interesse do estudo da obtenção de hidrogéis a base de PVP contendo alginato de sódio e nanocarga de pseudoboemita obtida pelo processo sol-gel consiste em obter membranas com melhores propriedades mecânicas e com a possibilidade de incorporação de fármacos adequados a cada tipo de lesão. Neste trabalho foram obtidas e caracterizadas membranas de hidrogéis a base de PVP (10%) contendo alginato de sódio e nanocarga de pseudoboemita nas concentrações de 1% e 3%, respectivamente. As membranas foram obtidas por radiação ionizante com dose de 25 kGy. A caracterização das membranas foi realizada por meio de ensaios mecânicos de tração e ensaios físico-químicos de fração gel/fração sol, intumescimento, desidratação isotérmica em função do tempo e análises térmicas. Os resultados mostraram que as membranas de PVP contendo alginato de sódio apresentaram maior grau de reticulação (maior fração gel), maior resistência mecânica, maior grau de desidratação em função do tempo fração gel e maior absorção de água em relação às membranas tradicionais, somente a base de PVP.