Made available in DSpace on 2017-07-21T14:35:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ADRIANA YURIKO KOGA.pdf: 2085290 bytes, checksum: 04ba643fa625913ec2b768408faac0ab (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / Alginate is a polymer extracted from seaweed and traditionally used in various types of wound dressings. It is a polysaccharide which has bioadhesive and swelling characteristics. The ability of alginate to form gel and films provides a favorable environment for healing and re-epithelialization of the injured tissue. Aloe vera (L.) Burm. f., or simply Aloe, is a medicinal plant with analgesic, anti-inflammatory and healing properties. The purpose of this study was to develop an alginate film containing Aloe gel and examine its cutaneous healing effect in vivo. The film was obtained by casting of the aqueous sodium alginate solution containing glycerin and Aloe gel, followed by crosslinking with calcium chloride. The film was characterized by mechanical tensile strength, hydration degree, FTIR spectroscopy, scanning electron microscopy, polysaccharide and calcium release. The wound healing effect was studied by performing surgical wounds in the back of Wistar rats. The animals (n = 60) were divided into three groups: gauze dressings (control), dressing with alginate film and dressing with alginate-aloe film. The retraction of wounds was measured every 3 days. On days 3, 7, 14, 22 five animals from each group were euthanized and samples of skin were removed and fixed in formalin 10%. The samples for histological analysis were stained with hematoxylin-eosin and analyzed for quantification of inflammatory infiltrate, angiogenesis and macrophages. Collagen fibers were evaluated using a picrosirius red staining for differentiation of type I and III fibers. The alginate-aloe film exhibited desirable physical and mechanical characteristics for the wound dressing application. In vivo animal test revealed there was no significant difference among the three groups in wound retraction. The results of histological analysis showed a beneficial effects of alginate-aloe (p=0.04) and alginate films (p=0.05) decreasing the inflammatory infiltrate at 14th days, in relation to the control group. On the 7th day, there was an increased angiogenesis in the control group compared to the group treated with alginate-aloe films (p = 0.04) and alginate (p = 0.024). Treatment with alginate-aloe film increased the number of blood vessels on the 14th day, when compared to the control group (p = 0.004); in addition, it caused decrease of macrophages on day 22, when compared to the other groups (alginate film (p = 0,0) and control (p = 0.007). The evaluation of the collagen fibers showed a significant difference between the alginate-aloe film and control group, with evident decrease of type III fibers (p = 0.05) and increase of type I fibers (p = 0.024) between days 14 and 22, suggesting an improvement in the progression of the healing process. / O alginato é um polímero extraído de algas marinhas e tradicionalmente utilizado na fabricação de curativos. A propriedade de formar géis e filmes faz com que o alginato proporcione um ambiente favorável à cicatrização e a re-epitelização do tecido lesado. Aloe vera (L.) Burm. f., popularmente conhecida como babosa, é uma planta medicinal que apresenta propriedades analgésica, anti-inflamatória e cicatrizante. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um filme de alginato contendo gel de babosa e avaliar o seu efeito cicatrizante in vivo. O filme foi obtido por evaporação de uma solução aquosa de alginato de sódio contendo glicerina, gel de babosa e reticulado com cloreto de cálcio. O filme foi caracterizado por ensaios de resistência mecânica a tração, hidratação, espectroscopia no infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de varredura e liberação de polissacarídeos e íons cálcio. Na avaliação do efeito cicatrizante, foi utilizado o modelo de lesão cirúrgica na pele da região cérvico-lombar de ratos Wistar. Os animais (n=60) foram divididos em três grupos: curativos com gaze (controle), curativos com filme de alginato e curativos com filme alginato-babosa. As medidas da retração das feridas foram realizadas a cada 3 dias. Nos dias 3, 7, 14 e 22 cinco animais de cada grupo foram eutanasiados e um fragmento de pele foi retirado e fixado em formol 10%. As análises histológicas dos tecidos foram realizadas utilizando-se coloração hematoxilina eosina para quantificação de infiltrado inflamatório, avaliação da angiogênese e contagem de macrófagos. As fibras colágenas foram avaliadas utilizando a coloração picrosirius red para diferenciação das fibras de tipo I e III. As análises físico-químicas do filme evidenciaram características ideais para a aplicação como curativos. No ensaio do efeito cicatrizante, não houve diferença significativa entre os grupos na avaliação da retração da lesão. Os resultados das análises histológicas mostraram uma diminuição do infiltrado inflamatório com os filmes alginato-babosa (p=0,04) e alginato (p=0,05) no 140 dia, em relação ao grupo controle. No 70 dia, observou-se uma maior angiogênese no grupo controle comparado aos grupos filme alginato-babosa (p=0,04) e alginato (p=0,024). O tratamento com o filme alginato-babosa aumentou o número de vasos sanguíneos no dia 14, quando comparado ao grupo controle (p=0,004); além disso, ocasionou uma diminuição mais expressiva de macrófagos no dia 22, quando comparado aos demais grupos (filme alginato (p=0,0) e controle (p=0,007)). A avaliação das fibras colágenas mostrou uma diferença significativa entre os grupos filme alginato-babosa e controle, com evidente diminuição das fibras tipo III (p=0,05) e aumento das fibras tipo I (p=0,024) entre os dias 14 e 22, sugerindo uma melhora na progressão do processo de cicatrização.

Dentre a grande variedade de polímeros naturais que podem ser aplicados na área médica, a quitosana e o alginato têm sido amplamente destacados. A quitosana é obtida a partir da desacetilação da quitina que é extraída do exoesqueleto de crustáceos, ou seja, de rejeitos da indústria pesqueira. O alginato é um polissacarídeo obtido de algas, muito utilizado na indústria farmacêutica. O objetivo deste trabalho foi a produção de fibras têxteis à base de quitosana, alginato e híbrida (alginato/quitosana) para aplicação na área médica, devido as propriedades de biocompatibilidade, antimicrobiana, cicatrizante, entre outras, presente nesses polímeros. As fibras de quitosana foram preparadas por um gel, dissolvendo a quitosana 2,5% (m/v) em ácido acético 2% (v/v), após a preparação do gel foram extrudadas em uma solução de precipitação contendo sulfato de sódio 0,5M e hidróxido de sódio 1M. As fibras foram produzidas com um gel de alginato a 5% (m/v) através da extrusão em solução de cloreto de cálcio 2% (m/v). As híbridas foram produzidas através da extrusão do gel de alginato em uma solução 0,2% (m/v) de quitosana. Algumas fibras foram produzidas com 2,5 % de glicerol, adicionado diretamente ao gel. As microcopias eletrônicas de varredura (MEV) mostram regularidades ao longo do comprimento e ranhuras laterais nas fibras produzidas. As amostras foram testadas e obtiveram bons valores de absorção de água, chegando a 215% em 30 dias para a fibra híbrida. Quanto a perda de massa, as fibras produzidas com glicerol obtiveram maior degradação. As amostras também foram submetidas a calorimetria exploratória diferencial (DSC) para análise do comportamento térmico. O glicerol foi responsável por deslocar os picos endotérmicos para a direita em relação aquelas sem glicerol, ou seja, em uma temperatura maior, enquanto os picos exotérmicos ocorreram em uma temperatura menor. Nos testes físicos, foi obtido baixos valores de tenacidade e alto título. As fibras são atóxicas e os resultados mostraram a potencialidade do uso desses polímeros na produção de fibras têxteis. / Among the wide variety of natural polymers that can be applied in medical area, chitosan and alginate have beem widely deployed. Chitosan is obtained from the deacetylation of chitin, wich is extracted from the exoskeleton of shellfish, and is characterized as a reject of fishing industry. The alginate is polysaccharides obtained from algae and have commom use in pharmaceutical industry. The objective of this work is the production of textile fibers based on chitosan, alginate, and hybrid (alginate/chitosan) for application in medical field, because of the properties of biocompatibility, antimicrobial, wound healing capability, among others, present in these polymers. The fibers of chitosan were prepared by a gel, by dissolving the chitosan 2.5% (w/v) in acetic acid 2% (v/v), after preparation of the gel, it was made a extrusion in a precipitating solution containing sodium sulfate 0,5 M and sodium hydroxide 1 M. Other fiber was produced using an alginate gel 5% (w/v) by extrusion in calcium chloride solution 2% (w/v). Hybryd fibers were made by extruded the same alginate gel in a chitosan solution 0.2 % (w/v). Some fibers have been produced with 2.5% (w/v) glycerol added directly to the gel. The electronic microscopy shows regularities along the length of lateral. The samples were tested and showed good values of water absorption, reaching 215% in 30 days for the hybrid fiber. As for weight loss, the fibers produced with glycerol had higher degradation. The samples were also subjected to differential scanning calorimetry (DSC) to analyze thermal behavior. Glycerol was responsible for the endothermic peaks shift to the right in relation of the one without glycerol, occurring in a higher temperature, while the exotermic peaks occurred at a lower temperature. In the physical tests, was obtained low values of tenacity and high yarn number. The fibers are nontoxic and the results showed the potential use of these polymers in the production of textile fibers.

Blendas poliméricas de biopolímeros, além de apresentarem uma melhora das propriedades do material, ainda possuem as vantagens de serem biocompatíveis, biodegradáveis e apresentar baixa toxicicidade, como no caso de blendas de alginato de sódio e fibroína de seda. Membranas confeccionadas a partir desta mistura apresentam grande potencial no desenvolvimento de curativos de alto desempenho, proporcionando condições ótimas de cicatrização. Entretanto, o processo de mistura destes biopolímeros é bastante complexo e resulta na separação de fases, processo que ainda não foi muito explorado. Este trabalho buscou explorar experimentalmente o comportamento do equilíbrio de fases dos sistemas aquosos contendo fibroína de seda e alginato de sódio em diversos valores de pH. Soluções aquosas de fibroína foram previamente preparadas por meio de processo de diálise, e soluções de alginato, por meio de dissolução direta em água. Ambas as soluções eram misturadas em concentrações em que se desejava avaliar o comportamento de fases. Após a separação de fases, a fase líquida sobrenadante era coletada, a fibroína quantificada via espectrofotometria e o alginato, via calcinação. Observou-se que a região monofásica do diagrama de fases é pequena, e a separação de uma segunda fase ocorre em concentrações baixas dos dois biopolímeros. A separação de fases pôde ser descrita como a precipitação da fibroína pela adição de alginato, e a solubilidade da fibroína pôde ser descrita por meio da equação de Cohn. As curvas de solubilidade obtidas não apresentaram diferenças significativas em função do pH. Medidas do potencial Zeta de soluções de alginato e fibroína em diversas faixas de pH não mostraram diferenças significativas quanto à carga superficial das moléculas, o que é compatível com a ausência de influência do pH no equilíbrio de fases. / Polymer blends formed by biopolymers may show an improvement of material properties (compared to the pure biopolymers), and present advantages such as biocompatibility, biodegradability and low toxicity. An interesting biopolymer blend is that formed by sodium alginate and silk fibroin. Membranes prepared with this mixture show great potential in the development of high-performance wound dressing, since it provides optimum healing conditions. However, the mixing process of these two biopolymers is complex and has not been extensively explored. In this work the phase equilibrium behavior of aqueous systems containing silk fibroin and sodium alginate was experimentally studied at different pH values. Fibroin aqueous solutions were previously prepared through dialysis, and alginate solutions were prepared by direct dissolution in water. Both solutions were mixed at the concentration range in which the phase behavior of the system was to be assessed. After phase separation, the supernatant liquid phase was separated, the fibroin was quantified through spectrophotometry. and the alginate was quantified through calcination. The single-phase region of the phase diagram is small, and the separation of a second phase occurs at low concentrations of both biopolymers. The phase separation could be described as the precipitation of fibroin due to the addition of alginate, and the solubility of fibroin was described by the Cohn equation. The solubility was not significantly affected by the pH. The Zeta potential of either alginate or fibroin, measured in solutions of different pH values, did not present any significant difference concerning the surface charges of these macromolecules. This finding agrees with the absence of pH influence upon the phase equilibrium.

Blendas poliméricas de biopolímeros, além de apresentarem uma melhora das propriedades do material, ainda possuem as vantagens de serem biocompatíveis, biodegradáveis e apresentar baixa toxicicidade, como no caso de blendas de alginato de sódio e fibroína de seda. Membranas confeccionadas a partir desta mistura apresentam grande potencial no desenvolvimento de curativos de alto desempenho, proporcionando condições ótimas de cicatrização. Entretanto, o processo de mistura destes biopolímeros é bastante complexo e resulta na separação de fases, processo que ainda não foi muito explorado. Este trabalho buscou explorar experimentalmente o comportamento do equilíbrio de fases dos sistemas aquosos contendo fibroína de seda e alginato de sódio em diversos valores de pH. Soluções aquosas de fibroína foram previamente preparadas por meio de processo de diálise, e soluções de alginato, por meio de dissolução direta em água. Ambas as soluções eram misturadas em concentrações em que se desejava avaliar o comportamento de fases. Após a separação de fases, a fase líquida sobrenadante era coletada, a fibroína quantificada via espectrofotometria e o alginato, via calcinação. Observou-se que a região monofásica do diagrama de fases é pequena, e a separação de uma segunda fase ocorre em concentrações baixas dos dois biopolímeros. A separação de fases pôde ser descrita como a precipitação da fibroína pela adição de alginato, e a solubilidade da fibroína pôde ser descrita por meio da equação de Cohn. As curvas de solubilidade obtidas não apresentaram diferenças significativas em função do pH. Medidas do potencial Zeta de soluções de alginato e fibroína em diversas faixas de pH não mostraram diferenças significativas quanto à carga superficial das moléculas, o que é compatível com a ausência de influência do pH no equilíbrio de fases. / Polymer blends formed by biopolymers may show an improvement of material properties (compared to the pure biopolymers), and present advantages such as biocompatibility, biodegradability and low toxicity. An interesting biopolymer blend is that formed by sodium alginate and silk fibroin. Membranes prepared with this mixture show great potential in the development of high-performance wound dressing, since it provides optimum healing conditions. However, the mixing process of these two biopolymers is complex and has not been extensively explored. In this work the phase equilibrium behavior of aqueous systems containing silk fibroin and sodium alginate was experimentally studied at different pH values. Fibroin aqueous solutions were previously prepared through dialysis, and alginate solutions were prepared by direct dissolution in water. Both solutions were mixed at the concentration range in which the phase behavior of the system was to be assessed. After phase separation, the supernatant liquid phase was separated, the fibroin was quantified through spectrophotometry. and the alginate was quantified through calcination. The single-phase region of the phase diagram is small, and the separation of a second phase occurs at low concentrations of both biopolymers. The phase separation could be described as the precipitation of fibroin due to the addition of alginate, and the solubility of fibroin was described by the Cohn equation. The solubility was not significantly affected by the pH. The Zeta potential of either alginate or fibroin, measured in solutions of different pH values, did not present any significant difference concerning the surface charges of these macromolecules. This finding agrees with the absence of pH influence upon the phase equilibrium.

O presente estudo teve como objetivo o desenvolvimento e caracterização de scaffolds à base de fibras têxteis de alginato, quitosana e híbridas sem e com glicerol para aplicação em engenharia de tecido ósseo. As fibras foram produzidas e utilizadas para o desenvolvimento dos scaffolds e caracterizadas quanto ao título, tenacidade, alongamento e tração. Para a produção dos scaffolds foram testadas quatro metodologias de secagem: à temperatura ambiente, à 25oC, à 45oC e por congelamento em ultrafreezer e liofilização. A metodologia de congelamento em ultrafreezer e liofilização apresentou estruturas mais regulares e foi a selecionada para reprodução dos scaffolds. Os scaffolds foram produzidos com fibras de alginato, quitosana e híbridas sem e com glicerol e caracterizados por: microscopia óptica e eletrônica de varredura, viabilidade celular, DSC/TG, absorção de água e perda de massa, estudo de biomineralização e biodegradação. Os resultados obtidos com o teste de tração das fibras mostraram que as fibras híbridas apresentaram um valor de tenacidade 27,3% maior que as de alginato e 55,2% que de quitosana, indicando que a interação entre os polímeros melhorou a tenacidade. Os ensaios de viabilidade celular realizados tanto com MTT (Brometo de 3-(4,5- dimetiltiazol-2-il)-2,5-difenil-tetrazólio) quanto com cristal violeta mostraram que todos os scaffolds não apresentaram toxicidade, e que nos scaffolds de quitosana sem e com glicerol pode ter ocorrido proliferação celular. Com relação aos ensaios de DSC/TG, os resultados mostraram que nos scaffolds híbridos houve indícios de interação entre os polímeros alginato e quitosana, devido ao deslocamento dos picos endotérmicos e exotérmicos dos híbridos em relação aos de alginato e quitosana, como observado na DSC/TG. Quanto à capacidade de absorção de água e perda de massa os resultados indicaram a possibilidade do glicerol ter funcionado como um estabilizante, pois os scaffolds que o continham em suas estruturas apresentaram maior percentual de absorção de água e menor perda de massa comparados aos que não o continham. No estudo de biomineralização foi detectada presença de hidroxiapatita desde o terceiro dia nos scaffolds de quitosana sem e com glicerol e híbrido sem glicerol. No estudo de biodegradação foi observado um aumento gradual de degradação até o sétimo dia, em que ocorreu um pico de degradação dos scaffolds, seguido por uma estabilidade no décimo dia. Por meio das microscopias realizadas pôde ser observado o ataque da enzima nas estruturas das fibras, também comprovado pelo resultado de concentração dos açúcares redutores. Comparando os scaffolds sem e com glicerol, a presença do glicerol pode ter influenciado na estabilidade das estruturas dos scaffolds. Levando em consideração todos os resultados, pode-se concluir que o scaffold híbrido apresentou bons resultados mecânicos e biológicos, indicando que a mistura dos dois polímeros pode ser considerada um avanço no desenvolvimento do biomaterial / This study aimed the development and characterization of scaffolds based on alginate, chitosan and hybrids textile fibers with and without glycerol for bone tissue engineering. The fibers were produced and used for the development of scaffolds and characterized as the title, tenacity, elongation and traction. For the production of scaffolds four drying methodologies were tested: at room temperature, at 25oC, at 45oC and freeze-drying. The freeze-drying method. The results of freeze-drying method showed more regular structures and this methodology was selected to reproduce the scaffolds. The scaffolds were produced with alginate, chitosan and hybrids fibers with and without glycerol and characterized by: optical and scanning electron microscopy, cell viability, DSC/TG, water absorption and weight loss, biomineralization study and biodegradation. The results obtained with the fibers of the tensile test showed that the hybrid fibers presented better toughness values, comparing to polymers alginate and chitosan: 27.3% higher that alginate and 55.2% that of chitosan, indicating that the interaction between the polymers improved toughness. Cell viability assays performed with MTT (3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl) - 2,5-diphenyl-tetrazolium) and crystal violet showed that all scaffolds showed no toxicity, and that in scaffolds of chitosan with and without glycerol may have occurred cell proliferation. The results of DSC/TG tests showed that the hybrid scaffolds presented evidence of interaction between chitosan and alginate polymers, due to the displacement of the endothermic and exothermic peaks of the hybrid in relation to alginate and chitosan, as observed in the DSC/TG. Regarding water absorption capacity, and weight loss results indicate the possibility of glycerol have worked as a stabilizer, because the scaffolds that contain it in their structures showed a higher percentage of low water absorption and less percentage of weight loss compared to those not contained. In biomineralization study was detected the presence of hydroxyapatite from the third day on scaffolds of chitosan with and without glycerol and hybrid without glycerol. It was observed in the study of biodegradation a gradual increase of degradation up to the seventh day that there was a peak of degradation of the scaffolds, followed by stability in the tenth day. Through microscopy performed could be observed the enzyme attack on the fiber structures also proved by the result of concentration of reducing sugars. Comparing the scaffolds with and without glycerol, the glycerol presence may have influenced the stability of the structures of scaffolds. Considering all the results, it can be concluded that the hybrid scaffold exhibited good mechanical and biological results, indicating that mixing of the two polymers can be considered an advance in the development of biomateria

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-12-05T19:27:25Z No. of bitstreams: 1 AquilesAbreu.pdf: 1827634 bytes, checksum: d2d7ee078cf8878dfe676a53e1e8bdf0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-05T19:27:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AquilesAbreu.pdf: 1827634 bytes, checksum: d2d7ee078cf8878dfe676a53e1e8bdf0 (MD5) Previous issue date: 2017-10-30 / CAPES / Biofilms based on sodium alginate (AS) crosslinked with cationic polyacrylamide (PAMc) of high molar mass were made by the casting technique. In this study, the central rotational compound design (DCCR) was used and 11 trials were performed. The biofilms produced were characterized with respect to moisture (ω), water solubility (S), water vapor permeability (PVA), thickness (σ), absorption spectroscopy in the infrared region with Fourier transform (FTIR), microscopy scanning (SEM) and mechanical properties. The experimental results showed that biofilms with lower glycerol contents obtained lower moisture content. It was observed that for the solubility and permeability to water vapor, the lower values observed were influenced by the concentrations of PAMc. Assay 5 (AS 6.0g, GLI 1.0g, PAMc 2.5%) presented lower values of ω and PVA, with possible application as food coatings and assay 10 (AS 6.0g, GLI 3.0g; PAMc 2.5%) higher S, and can be applied in biodegradable packages. The results obtained through FTIR confirmed the chemical interaction between AS and PAMc. Morphological analyzes showed that biofilms showed heterogeneity when the concentrations of MAP were increased. Regarding the mechanical properties, tensile strength (TR) and Young's modulus (E) were found to increase when the PAMc concentrations were higher and the deformation decreased when glycerol concentrations were high. Trial 11 (AS 6.0g, GLI 3.0g, PAMc 2.5%) showed higher TR (14.06 MPa) and E (21.17 MPa), with potential for applications as biodegradable bags. / Biofilmes à base de alginato de sódio (AS) reticulados com poliacrilamida catiônica (PAMc) de alta massa molar foram confeccionados pela técnica casting. Nesse estudo foi utilizado o delineamento composto central rotacional (DCCR) realizando-se 11 ensaios. Os biofilmes produzidos foram caracterizados com relação à umidade (ω), solubilidade em água (S), permeabilidade ao vapor de água (PVA), espessura (σ), espectroscopia de absorção na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e propriedades mecânicas. Os resultados experimentais mostraram que os biofilmes com menores teores de glicerol obtiveram menores teores de umidade. Observou-se que para a solubilidade e permeabilidade ao vapor de água, os menores valores observados foram influenciados pelas concentrações de PAMc. O ensaio 5 (AS 6,0g; GLI 1,0g; PAMc 2,5%) apresentou menores valores de ω e PVA, com possível aplicação como coberturas de alimentos e o ensaio 10 (AS 6,0g; GLI 3,0g; PAMc 2,5%) maior S, podendo ser aplicado em embalagens biodegradáveis. Os resultados obtidos através FTIR confirmaram a interação química entre o AS e a PAMc. As análises morfológicas mostraram que os biofilmes apresentaram heterogeneidade quando as concentrações de PAMc foram aumentadas. Quanto às propriedades mecânicas, verificou-se que a tensão à ruptura (TR) e o módulo de Young (E) aumentaram quando as concentrações de PAMc foram maiores e a deformação diminuiu quando as concentrações de glicerol foram elevadas. O ensaio 11 (AS 6,0g; GLI 3,0g; PAMc 2,5%) apresenta maiores TR (14,06 MPa) e E (21,17 MPa), com potenciais para aplicações como sacolas biodegradáveis.

A mucopolissacaridose tipo I (MPS I) é uma doença autossômica recessiva causada pela deficiência da enzima α-L-iduronidade (IDUA). Essa deficiência resulta no acúmulo de glicosaminoglicanos levando a diversas manifestações clínicas. A microencapsulação de células recombinantes que superexpressam IDUA tem sido considerada uma estratégia promissora para o tratamento de MPS I. Neste contexto, o presente estudo teve por objetivo a otimização da encapsulação de células BHK (Baby Hamster Kidney) superexpressando IDUA em microcápsulas de alginato revestidas com poli-L-lisina (PLL) utilizando-se um extrusor eletrostático. Em uma primeira etapa, um estudo de otimização das microcápsulas de alginato (MC-A) foi realizado por meio de um desenho experimental do tipo Box-Behnken (software Mini-Tab®) que permitiu avaliar simultaneamente a influência da voltagem (kV), fluxo alginato/células (mL/h) e concentração de alginato (%) sobre o tamanho das microcápsulas e a atividade de IDUA. Após, as microcápsulas foram revestidas sequencialmente com PLL e alginato (MC-APA) com o objetivo de aumentar a sua estabilidade. Nas condições experimentais empregadas, MC-A e MC-APA apresentaram-se monodispersas (span < 1,22) com um diâmetro médio inferior a 350 μm, determinado por difração a laser. O revestimento alterou a morfologia das microcápsulas (microscopia eletrônica de varredura) e a sua resistência mecânica (analisador de textura), sendo observado um aumento de cerca de 6 vezes na força necessária para compressão das mesmas. O revestimento final pelo alginato (MC-APA) parece ter sido parcial de acordo com as análises de infravermelho por transformada de Fourier com refletância atenuada. Em uma última etapa, a atividade enzimática foi avaliada em modelo murino MPS I após implante subcutâneo de MC-APA. Foi observado um aumento significativo da atividade de IDUA na pele, após 30 dias de tratamento. Nas análises histológicas foi observado um infiltrado inflamatório no local da aplicação que não impediu a liberação da enzima nas condições avaliadas. No seu conjunto, esse estudo demonstra a potencialidade das MC-APA para a liberação local de IDUA. / Mucopolysaccharidosis type I (MPS I) is an autosomal recessive disorder caused by the deficiency of α-L-iduronidase (IDUA). This deficiency results in the accumulation of glycosaminoglycans leading to various clinical manifestations. The microencapsulation of recombinant cells overexpressing IDUA has been considered as a promising strategy for the treatment of MPS I. In this context, the present study aimed to optimize the encapsulation of BHK cells overexpressing IDUA in poly-L-lysine (PLL) coated alginate microcapsules using an electrostatic extruder. In a first step, a Box-Behnken experimental design (Mini-Tab® software) was carried out for the optimization of the alginate microcapsules (MC-A), which allowed to evaluate simultaneously the influence of voltage (kV), alginate/cell flow (mL/h) and alginate concentration (%) on the size of the microcapsules and IDUA activity. Thereafter, the microcapsules were sequentially coated with PLL and alginate (MC-APA) in order to increase their stability. In the experimental conditions used, MC-A and MC-APA were monodisperse (span <1.22) with an average diameter of less than 350 μm, determined by laser diffraction. The coating modified microcapsules morphology (scanning electron microscopy) and their mechanical resistance (texture analyzer), being observed a six-fold increase in the required force for their compression. The final alginate coating (MC-APA) appears to have only partially coated the microcapsules, according to the attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy analyses. In a final step, the enzymatic activity was evaluated in a MPS I murine model after subcutaneous implantation of MC-APA. A significant increase in IDUA activity was observed in the skin at 30 days after treatment. Histological analszes revealed an inflammatory infiltrate at the application site, which did not prevent the release of the enzyme under the evaluated conditions. Overall, this study demonstrates the potentiality of MC-APA for the local release of IDUA.

Ce travail de thèse est principalement axé sur la création d'un nouveau réacteur biocompatible permettant l'encapsulation et l'étude de bactéries électroactives. Ce compartiment de taille millimétrique, réalisé par coextrusion, est une capsule à coeur liquide possédant une membrane d'hydrogel conducteur. La synthèse de ce bioréacteur a nécessité la formulation d'un hydrogel composite alginate/nanotubes de carbone en deux étapes. Une première étape rapide crée la matrice d'hydrogel par diffusion d'ions divalents dans un mélange Alginate/nanotubes de carbone. Une seconde étape, plus lente, permet la dialyse du tensioactif stabilisant les nanotubes et la création d'un réseau conducteur au sein de l'hydrogel pour des pourcentages massiques de charges supérieurs à 0,5 %. Ce matériau composite présente alors une conductivité macroscopique d'environ 0,1 S/m. Une étude du matériau par voie électrochimique permet entre autres de suivre cinétiquement la connexion des nanotubes de carbone. Des bactéries peuvent adhérer à la surface de cet hydrogel composite. Nous démontrons qu'il est alors possible de mesurer l'électroactivité d'un biofilm bactérien développé sur la paroi interne d'une capsule conductrice. Ce nouveau compartiment biocompatible ouvre la voie vers le développement d'un outil de criblage pour la sélection de bactéries électroactives mais offre également des perspectives innovantes pour la fabrication de piles bactériennes. / This work focuses on the creation of a new biocompatible reactor allowing the encapsulaion and the study of electroactive bacteria. Made by co-extrusion, this millimeter bioreactor is a liquid core capsule with a conducting hydrogel membrane. To create such an object, we formulate a composite hydrogel of alginate/carbon nanotubes in two steps. The first step is rapid and creates the hydrogel matrix by diffusion of divalent ions inside the alginate/carbon nanotubes mix. The second step is slower and permits the dialysis of the surfactant used to stabilize the nanotubes. During this last step, the carbone nanotube network percolates, creating a conducting network in the hydrogel for sufficient nanotube contents (above 0.5 %). This composite material has a macroscopic conductivity around 0.1 S/m. An electrochemical study of this material allows to follow the nanotube connection inside the hydrogel. Bacteria can adhere on this composite hydrogel. Then, we demonstrate that the electroactivity of a biofilm developped on the inner side of the conductive capsule shell can be measured. This new biocompatible and electron-conducting compartment opens the way towards the development of a screening tool for the selection of electroactive bacteria but also brings innovative perspectives in the field of microbial fuel cells fabrication.

Pseudomonas aeruginosais an opportunistic pathogen that infects cystic fibrosis (CF) patients contributing to their high morbidity and mortality. P. aeruginosaundergoes a phenotypic conversion in the CF lung, from nonmucoid to mucoid, by constitutively producing a polysaccharide called alginate. These mucoid strains often revert to nonmucoid in vitrodue to second-site suppressor mutations. We hypothesized that mapping these mutations would lead to the identification of novel genes involved in alginate production. In a previous study, a mucoid strain, PDO300 (PAOmucA22), was used to isolate suppressors of alginate phenotype (sap). One of the uncharacterized nonmucoid revertants, sap27, is the subject of this study. The mucoid phenotype in sap27was restored by pMO012217 from a minimal tiling path cosmid library. The cosmid pMO012217 harbors 18 P. aeruginosaopen reading frames (ORF). The cosmid was mutagenized with a transposon to map the contributing gene. It was mapped tolptD(PA0595) encoding lipopolysaccharide transport protein. E. coliLptD transports lipopolysaccharide to the outer leaflet of the outer membrane. The Alg+phenotype was restored upon complementation with P. aeruginosa lptDalone, suggesting that sap27likely harbor a chromosomal mutation inlptD. Sequencing analysis of sap27showed the presence of a mutation not in lptDbut in algO, which encodes a periplasmic protease protein. This suggests LptD is able to bypass analgO mutation by positively regulating alginate production. The lptD is a part of a three-gene operon lptD-surA-pdxA. SurA is an essential protein for survival in starvation and a major chaperone protein for all outer membrane proteins and PdxA is a NAD-dependent dehydrogenase and is involved in the vitamin B6biosynthetic pathway. Pyridoxal 5’-phosphate (PLP) is the active form of vitamin B6.P. aeruginosagrown in a media supplemented with PLP increased production of pyocyanin, a virulence factor. The PLP and aromatic amino acids are synthesized from a common precursor chorismic acid. We demonstrated an increase in pyocyanin production when the bacteria were cultured supplemented by the aromatic amino acids phenylalanine. We concluded that the lptDoperon plays a role in the P. aeruginosavirulence by regulating alginate and pyocyanin production.

No description available.