Nanopartículas poliméricas biodegradáveis têm recebido atenção como carreadores de fármacos ao longo dos últimos anos. Em muitos casos, a segurança destes nanocarreadores não foi demonstrada e pouco se sabe sobre a relação entre as suas características físico-químicas e suas propriedades toxicocinéticas e toxicodinâmicas. A nanotoxicologia está emergindo como uma especialidade importante da nanotecnologia e/ou toxicologia, e refere-se ao estudo da interação de nanoestruturas com sistemas biológicos. Nos últimos anos, a maioria das pesquisas foi centrada em estudos in vitro, entretanto, os resultados destes estudos necessitam também ser avaliados em experimentos in vivo para o avanço na utilização de nanocarreadores na área biomédica. Com isso, o objetivo deste trabalho foi avaliar a toxicidade de nanocápsulas de núcleo lipídico (LNC), de poli(-caprolactona), após administração intraperitoneal (i.p.) e intradérmica (i.d.) em ratos Wistar. Para a avaliação toxicológica aguda, foi administrada dose única em que se observaram sinais clínicos e fisiológicos, em ambas as vias. Após 14 dias, os animais foram eutanasiados e análises macroscópicas e histopatológicas foram realizadas. Além disso, sangue e urina foram coletados para análises laboratoriais e avaliação de funções teciduais. A avaliação toxicológica subcrônica foi procedida da mesma forma, exceto pela administração de doses repetidas diárias durante 28 dias. As suspensões de nanocápsulas foram preparadas pelo método de precipitação do polímero pré-formado, as quais apresentaram tamanho médio de partícula inferior a 250 nm, índice de polidispersão (IPD) < 1, potencial zeta negativo e pH em torno de 6,7. Os animais tratados pela via i.p. (n=6/grupo) receberam para avaliação da toxicidade aguda: solução salina ou polissorbato 80 (PS80) (12 ml/kg), utilizados como controles e diferentes doses de LNC (18,03, 36,06, e 72,12 × 1012 LNC/kg); no teste de toxicidade subcrônica foram utilizados os mesmos controles porém com doses de 3mL/kg e 6,01, 12,02 ou 18,03 × 1012 LNC/kg. Nos testes de toxicidade aguda, nos animais administrados pela via i.p., foi observada diminuição significativa de peso nos grupos tratados com LNC mesmo após 14 dias da administração (p<0,05). Entretanto no teste subcrônico esta alteração foi transitória, e ocorreu apenas no grupo que recebeu a maior dose até o quinto dia de administração (p<0,05). Houve aumento no peso relativo do baço nos animais que receberam a dose mais alta de LNC (p<0,05) no tratamento agudo. A análise histopatológica em ambos os tratamentos, demonstrou a presença de um granuloma de tipo corpo estranho no fígado e no baço dos animais que receberam a dose mais alta, provavelmente devido ao volume de LNC administrado. Não houve alteração nas análises bioquímicas de dano hepático, renal, dentre outros em todos os grupos tratados. Os dados hematológicos apresentaram uma leve alteração, entretanto foi demonstrada interferência metodológica, evidenciada por testes preliminares in vitro. Além disso, foram avaliados biomarcadores do estresse oxidativo (EO), marcadores inflamatórios e de genotoxicidade. Os resultados dos biomarcadores de oxidação de proteínas e lipídios não foram suficientes para iniciar um processo oxidativo, visto que não houve peroxidação lipídica. Ainda, não houve depleção de antioxidantes, dano ao DNA ou alteração nos marcadores inflamatórios. Nos ratos tratados pela via i.d., foi utilizada solução salina 1,2 ml/kg como grupo controle e uma dose de 7,2 × 1012 LNC/kg de LNC, para um estudo preliminar agudo e solução salina ou PS 80 (0,9ml/kg) e três doses de LNC (1,8, 3,6 ou 5,4 × 1012 LNC/kg) para avaliação da toxicidade subcrônica. No teste de toxicidade aguda, não houve alteração do peso corpóreo, entretanto no teste de toxicidade subcrônica houve uma diminuição reversível do peso no grupo que recebeu PS80 (p<0,05). Os dados histopatológicos não apresentaram alteração. Não houve alteração nos parâmetros bioquímicos, exceto uma leve diminuição da atividade da butirilcolinesterase no grupo que recebeu a dose mais alta (p<0,05). Por outro lado, houve aumento nos leucócitos no grupo que recebeu LNC, no teste de toxicidade aguda e nos grupos que receberam PS 80 e 5,4 × 1012 LNC/kg (p<0,05) após doses repetidas. Em relação à avaliação sanguínea e tecidual dos biomarcadores do EO e dos marcadores inflamatórios, foi observada uma indução nos marcadores de oxidação de proteínas juntamente com uma indução enzimática nos ratos que receberam a dose mais alta, além de uma diminuição dos níveis do IL-10 nos grupos que receberam PS80 e a dose mais alta (p<0.05). Pode-se concluir que nas condições dos experimentos, tanto pela via i.p. quanto pela via i.d., não foram demonstrados danos teciduais, pois os achados laboratoriais foram condizentes com os achados histopatológicos. Além disso, os mecanismos de reparo foram suficientes para contrabalançar eventuais danos oxidativos ou inflamatórios. Assim, o presente trabalho contribui para futuras avaliações toxicológicas de nanocápsulas poliméricas, visto que foram realizadas avaliações agudas e subcrônicas sistemáticas, com marcadores de dano renal precoce e possíveis mecanismos de toxicidade envolvidos após administração por ambas as vias. O aumento na utilização destas nanocápsulas e as lacunas nas informações toxicológicas fazem com que desafios importantes devam ser superados para permitir sua incorporação segura. Com isso, estudos nesta linha podem embasar a avaliação da resposta tóxica e, consequentemente, levar ao estabelecimento de regulamentações para avaliação da toxicidade da maioria das nanopartículas poliméricas biodegradáveis utilizadas como carreadoras de fármacos. / Biodegradable polymeric nanoparticles have received attention as drug carriers over the past years. In many cases, the safety of nanocarriers has not been demonstrated and little is known about the relationship of its physicochemical characteristics and their toxicokinetic and toxicodynamic properties. Nanotoxicology is emerging as an important field of nanotechnology and toxicology, and refers to the study of the interaction of nanostructures with biological systems. In recent years, most research has focused on in vitro studies; however, the results of these studies should also be evaluated trough in vivo experiments, in order to advance in biomedical application of nanocarriers. Thus, the objective of this study was to evaluate the toxicity of lipid-core nanocapsules (LNC), prepared with poly(ɛ-caprolactone), after intraperitoneal (i.p.) and intradermal (i.d.) administration in rats. For acute toxicological evaluation, it was administered a single dose, i.p. and i.d., clinical signs and physiological effects were observed. After 14 days, animals were euthanized and macroscopic and histopathological analyses were done. In addition, blood and urine were collected for laboratory analysis and evaluation of tissue functions. Subchronic toxicological evaluation was similar, except for the administration of repeated doses for 28 days. The suspension of nanocapsules were prepared by interfacial deposition of polymer, which had particle size less than 250 nm, polydispersity index (IPD) <1, negative zeta potential and pH around 6.7. Animals were treated via i.p. (N = 6/group), the doses used for acute toxicity test were: saline or polysorbate 80 (PS80) (12 ml/kg) as controls or three different doses of LNC (18.03, 36.06, e 72.12 × 1012 LNC/kg); for subchronic toxicity test, same controls were used but the doses were 3 ml/kg and 6.01, 12.02 ou 18.03 × 1012 LNC/kg administered daily for 28 days. In acute toxicity test, with i.p. administration, groups treated with LNC presented a significant reduction in relative weight even after 14 days of administration (p<0.05); however in the subchronic test, this change was transient, and occurred only in the group receiving the highest dose until the fifth day of administration (p<0.05). There was an increase in relative weight of spleen in animals that received the highest dose of LNC (p<0.05) in acute treatment. Histopathological analysis in both the treatments, showed a granulomatous foreign body reaction in liver and spleen of animals receiving the highest dose, probably because the volume of LNC administered. There were no changes in biochemical parameters of liver or kidney damage, among all treated groups. Hematological data showed a slight change; however it was demonstrated an interference of the methodology, further evidenced by preliminary in vitro tests. Furthermore, we evaluated biomarkers of oxidative stress (OS), inflammatory and genotoxicity markers. The results of the oxidation of proteins and lipids biomarker were not sufficient to initiate an oxidative process, since no lipid peroxidation occurred. Still, no depletion of antioxidants, DNA damage or change in inflammatory markers was observed. In rats treated via i.d., saline was used as control (1.2 ml/kg) and a dose of 7.2 × 1012 LNC/kg of LNC to a preliminary acute study, and saline or PS 80 (0.9ml/kg) used as controls or three doses of LNC (1.8, 3.6 ou 5.4 × 1012 LNC/kg) for subchronic toxicity evaluation. In acute toxicity test, there was no change in relative body weight, however, a decreased was found for the group receiving PS 80 in subchronic test (p <0.05). No histopathological alteration was found. Also, there was no change in biochemical parameters, except a slight decrease of butyrylcholinesterase activity in the group receiving the highest dose (p<0.05). Moreover, in acute toxicity test, it was found an increase in white blood cells in group receiving LNC; these increasing also occurred after repeate dose test, in PS 80 and 5.4 × 1012 LNC/kg of LNC groups (p <0.05). Regarding blood and tissue biomarkers of OS and inflammatory markers, an induction in protein oxidation marker along with antioxidant induction in rats which received the highest dose were observed, also reduced levels of IL-10 in rats that received the higher dose and PS80 (p <0.05). It can be concluded that, under the experimental conditions, for i.p. and i.d. administration, tissue damage was not found, since laboratorial analysis results were consistent with histopathological findings. Furthermore, mechanisms of repair were sufficient to offset oxidative damage or inflammation.Thus, this study contributes to future toxicological evaluations of polymeric nanocapsules, since a systematic acute and subchronic evaluation with early renal damage markers and possible mechanisms of toxicity involved after ip and id routes were performed. The increase in the use of these nanocapsules and the gaps in toxicological information make important to overcome these challenges in order to allow its safe incorporation. Thus, studies in this line are important to evaluate toxic response, and lead to establishing rules for evaluating the toxicity of most biodegradable polymer nanoparticles used as carrier of drugs.

Orientadora: Prof.ª Dr.ª Juliana Kelmy Macário Barboza Daguano / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, 2017. / A busca por materiais funcionais que possam desempenhar reparo e/ou regeneracao de tecidos biologicos de maneira satisfatoria tem crescido cada vez mais. Para tal aplicacao, uma classe que vem sendo bem aceita e a de materiais compositos, capazes de aliar propriedades de materiais diferentes. Dentre os polimeros biorreabsorviveis, encontra-se o poli(¿Ã-caprolactona), que vem se mostrando bastante adequado para usos em implantes, devido a caracteristicas biocompativeis e uso ja bastante difundido. O BiosilicatoR, vitroceramica altamente bioativa, tambem tem se mostrado uma excelente alternativa para reparo osseo, alem de outras possiveis aplicacoes. Nesse contexto, o objetivo desse estudo e o desenvolvimento e caracterizacao de filmes bioativos de composito a base de poli(¿Ã-caprolactona) e o BiosilicatoR, inicialmente, para regeneracao de tecido osseo. Este estudo consistiu de duas etapas, onde a primeira foi um estudo piloto, para definicao das condicoes de processamento, e na segunda foi analisado o desempenho dos materiais desenvolvidos. Com a associacao desses dois materiais, foram desenvolvidos compositos (PCL/BS) a partir de duas rotas diferentes. A Rota 1 consiste da tecnica de evaporacao de solvente e a Rota 2 consta da precipitacao de fases seguida por evaporacao de solvente. A caracterizacao foi realizada utilizando as tecnicas de MO, MEV, DRX e DSC. Quanto ao desempenho, foram avaliadas a bioatividade e a degradacao in vitro e propriedades mecanicas por ensaio de tracao. As duas rotas produziram filmes com diferentes morfologias, apresentando graus de cristalinidade distintos (de 30 a 67%), sendo maior a cristalinidade para a rota 2, alem da obtencao de filmes densos e porosos, respectivamente para as Rotas 1 e 2. Os testes em SBF indicaram que a adicao de BS possibilitou a formacao da fase HCA nos compositos apos 7 dias de imersao, atestando a bioatividade dos mesmos, mas nao contribuiu de forma significativa para a degradacao da fase polimerica, ao menos para o tempo de 21 dias. A caracterizacao mecanica mostrou que a Rota 1 originou amostras consideravelmente mais resistentes que a Rota 2, devido a alta porosidade associada a estas, e que a adicao de BS permitiu um aumento do Modulo de Young em torno de 46%, apesar de diminuir a tensao maxima e a tensao de escoamento do material composito. Entretanto, os valores de propriedade mecanica dos materiais desenvolvidos sao compativeis aos dos tecidos biologicos. Por fim, e possivel concluir que parametros de processamento para a obtencao de compositos poli(¿Ã-caprolactona)-BiosilicatoR (PCL/BS) foram bem estabelecidos, possibilitando o desenvolvimento de materiais com caracteristicas distintas, em funcao da rota utilizada, mas independentemente, de interesse a aplicacoes biomedicas. / The search for functional materials thatrepair and/or regenerate of biological tissues in a satisfactory manner has continually risen in the past few years. For such applications, composite materials are each time being more well accepted, capable of merge properties from different materials. Between all the bio-resorbable, one can find the Poly(å-caprolactone), which shows to be suitable to be used as implants, due to its biocompatibility and widespread use. The Biosilicate® is a glass-ceramic highly bioactive that has also shown to be an excellent alternative to bone healing, among others applications. In this context, the purpose of this study is the development and characterization of bioactive composite films based on Poly(å-caprolactone) and Biosilicate®, originally for bone tissue regeneration. Associating these to materials a composite was developed (PCL/BS) from two different routes. This study has two main stages, the first was a pilot study, to define the processing conditions, and the second one analyzedthe materials performance. Route 1 uses the solvent casting technique, and route 2 consists in phase precipitation followed by solvent casting. The characterization was made using OM, SEM, XRD and DSC. For performance evaluation, in vitro bioactivity and degradation and mechanical properties had been analyzed. The two routes produced films with different morphology, showing individual degree of crystallinity (from 30 to 67%).The route 2presented higher crystallinity and porosity, and the route 1 produced denser films. The SBF tests show that the BS addition allowed the formation of HCA phase in the composite, after seven days immersion, proving their bioactivity, but, at the same time, it doesn¿t improve significantly the degradation of the polymeric phase, at least for 21 days tests. The mechanical tests show that route 1 presents samples more resistant than route 2, probably due to it high porosity levels. The addition of BSyielded an increase in the Young¿s modulus of around 46%, although the maximum stress and yield strength were reduced. Nevertheless, the mechanical properties of the developed materials are compatible with the biological tissues. Therefore, it is possible to conclude that the processing parameters to obtain PCL-BS composites were well-established, allowing the development of materials with different characteristics, according to the used route, and with biomedical applications interest.

Orientadores: Antonio Celso Fonseca de Arruda, Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T09:25:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso_GuineaBrasilCamargo_M.pdf: 3592565 bytes, checksum: f97086f3c3d7b2f1c44e717c77abe11f (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A engenharia tecidual, que tem como objetivo a reconstrução de tecidos de animais, enfrenta um desafio: a construção de suportes. Uma das propriedades relevantes desse eventual material é a sua taxa de absorção, que deve ser inversamente proporcional à taxa de crescimento tecidual. Nesse sentido, a poli ( -caprolactona) (PCL), que é um polímero biocompatível e bioreabsorvível, mostra-se ser um material promissor para reconstruções ósseas, já que possui uma taxa de reabsorção lenta. Esse polímero, por não ser capaz de atrair células osteoblásticas, deve ter a adição de cerâmicas bioativas com o propósito de fortalecer a estrutura do suporte. Adicionalmente, deve atuar como um condutor para a proliferação de células ósseas. O objetivo deste trabalho foi desenvolver suportes tridimensionais de poli ( -caprolactona) com fibras ou whiskers de hidroxiapatita. A estrutura deve ser porosa de modo a permitir a vascularização dessa área e consequentemente a osteocondução. Foram sintetizados reagentes primários tais como monetita e carbonato de cálcio, para a sinterização de fosfato tricálcico ( -TCP), que ao ser hidrolisado resultou em whiskers de hidroxiapatita. As fibras de hidroxiapatita foram obtidas pelo método de molten salt utilizando a hidroxiapatita precipitada. As cerâmicas foram caracterizadas por análises de difração de raios X (DRX), fluorescência de raios X (FRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os suportes passaram por testes mecânicos de compressão e testes in vitro, além de MEV e DRX. Os resultados indicaram que os suportes poliméricos com adição de whiskers de hidroxiapatita apresentaram-se mais resistentes à compressão. A presença de whiskers, diferentemente das fibras, caracterizou-se como reforço na matriz polimérica. Os resultados do teste de imersão em fluído corpóreo mostraram que os suportes com whiskers de hidroxiapatita, diferentemente das fibras, resultaram em deposição de apatita em suas superfícies / Abstract: Tissue engineering, which aim is the reconstruction of animal tissues, faces a challenge: the building supports. One of the relevant properties of any material is its rate of absorption, which should be inversely proportional to the rate of tissue growth. Accordingly, to the poly ( -caprolactone) (PCL), which is a biocompatible polymer and bioresorbable shows to be a promising material for bone reconstruction since it has a slow rate of resorption. This polymer, for not being able to attract osteoblastic cells, should have the addition of bioactive ceramics in order to strengthen the supporting structure. Additionally, it should acts as an inducer for the proliferation of bone cells. The objective of this study was to develop three-dimensional scaffolds of poly ( -caprolactone) with fibers and whiskers of hydroxyapatite. The structure should be porous to allow vascularization of this area and consequently the osteoinduction. Were synthesized reagents such as monetita and calcium carbonate, for sintering of tricalcium phosphate ( -TCP), which when hydrolyzed results in hydroxyapatite whiskers. The fibers of hydroxyapatite were obtained by the method molten salt using precipitated hydroxyapatite. The ceramics were characterized by analysis of X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF) and scanning electron microscopy (SEM). The scaffolds were tested by mechanical compression and in vitro tests, in addition to SEM and XRD. The results indicated that the scaffolds with the addition of hydroxyapatite whiskers were more resistant to compression. The presence of whiskers, unlike fiber, characterized as reinforcement in polymer matrix. The test results of immersion in body fluid showed that the scaffolds with hydroxyapatite whiskers, unlike fiber, aimed to the deposition of apatite on their surfaces / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2014-12-16T19:58:48Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Percília de Andrade Lucena - 2014.pdf: 1506404 bytes, checksum: c895c029b3a1ac62acf42cd19fad7214 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-12-22T10:32:36Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Percília de Andrade Lucena - 2014.pdf: 1506404 bytes, checksum: c895c029b3a1ac62acf42cd19fad7214 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-22T10:32:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Percília de Andrade Lucena - 2014.pdf: 1506404 bytes, checksum: c895c029b3a1ac62acf42cd19fad7214 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-03-19 / Polymeric nanoparticles have been used as carriers of drugs that are able to increase the efficacy of many active ingredients. Among the nanocarriers include nanocapsules (NCs), which are vesicular structures containing oil inside surrounded by a polymer wall and nanospheres (NSs) that are impregnated with polymer matrices drug throughout its surface. These structures have many applications such as optimizing drug delivery and reducing the toxic potential of drugs. Itraconazole family of a drug Azole has a broad spectrum of action against fungi and has appropriate pharmacokinetic characteristics for a drug. Thus, this study aims to develope and characterize nanostructured systems containing Itraconazole. Polymeric nanoparticles were obtained by the nanoprecipitation technique, lyophilized, characterized, and evaluated physical-chemically incorporated into mucoadhesive topical formulation. Nanocapsules containing Itraconazole showed encapsulation efficiency rate of 99 ± 6.9%, a mean diameter of 190 ± 10.1 nm, PDI 0.1 ± 0:06 and zeta potential -15 ± 2.5 mV. The nanospheres exhibited rate of encapsulation efficiency of 97 ± 2.8%, mean diameter 120 ± 0.8 nm, 0.1 ± 0.01 PDI and zeta potential -10 ± 3.5 mV. Lyophilization was carried out with 10% trehalose + 10% sucrose, achieving satisfactory results. The drug release after 30 days at 37 °C was 99% for the NCs and 92% for the NEs. The mucoadhesive topical formulation has in its composition 60% Poloxamer 188, 20% polyethylene glycol 400 and 5mg nanostructured itraconazole were incorporated homogeneously. The results indicate that the formulation of Itraconazole in polymeric nanoparticles has potential for in vivo use in the topical treatment of fungal infections. / Nanopartículas poliméricas têm sido utilizadas como carreadores de fármacos capazes de aumentar a eficácia de muitos insumos ativos. Dentre os nanocarreadores, destacam-se: nanocápsulas (NCs), que são estruturas vesiculares, contendo óleo no interior, circundadas por uma parede polimérica e nanoesferas (NEs) que são matrizes poliméricas impregnadas com fármaco por toda sua superfície. Essas estruturas possuem diversas aplicações como otimizar a entrega de fármacos e reduzir o potencial tóxico. O Itraconazol um fármaco da família dos azóis possui um amplo espectro de ação contra fungos e apresenta características farmacocinéticas apropriadas para um fármaco. Sendo assim, o presente trabalho tem como objetivo desenvolver e caracterizar sistemas nanoestruturados contendo Itraconazol. As nanopartículas poliméricas foram obtidas através da técnica da nanoprecipitação, liofilizadas, caracterizadas, avaliadas físicoquimicamente e incorporadas em formulação tópica mucoadesiva. As nanocápsulas contendo Itraconazol apresentaram taxa de eficiência de encapsulação de 99±6.9%, diâmetro médio de 190±10.1 nm, PDI 0.1±0.06 e potencial zeta -15±2.5 mV. As nanoesferas exibiram taxa de eficiência de encapsulação de 97±2.8%, diâmetro médio de 120±0.8 nm, PDI 0.1±0.01 e potencial zeta -10±3.5 mV. A liofilização foi realizada com 10% de trealose + 10% de sacarose, alcançando resultados satisfatórios. A liberação do fármaco após 30 dias a 37°C foi de 99% para as NCs e 92% para as NEs. A formulação tópica mucoadesiva possui em sua composição 60% Poloxamer 188 e 20% de Polietilenoglicol 400 e 5mg de itraconazol nanoestruturado foram incorporados homogeneamente. Os resultados indicam que a formulação de itraconazol em nanopartículas poliméricas apresenta potencial para utilização in vivo no tratamento tópico de infecções fúngicas.

Orientadores: Maria do Carmo Gonçalves, Celso Aparecido Bertran / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T06:27:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_LauraCaetanoEscobarda_M.pdf: 2337508 bytes, checksum: c8a529b70aa1d66dc7e8a4ca0b28ac3e (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Membranas para regeneração óssea guiada (GBR) são uma nova classe de membranas utilizadas em cirurgias dentárias, que têm a habilidade adicional de induzir o crescimento ósseo. Neste trabalho, foram preparadas membranas GBR de poli('épsilon'-caprolactona) pelo método de inversão de fases induzida por vapor, que foram modificadas pelo crescimento de fosfato de cálcio em sua superfície para obter propriedades de osteoindução, características de membranas GBR. Para promover a modificação de superfície, inicialmente, moléculas aniônicas foram utilizadas como agentes de nucleação, fixando grupos aniônicos na superfície da membrana. Foram avaliados três agentes de nucleação diferentes: ácido esteárico, hidrogenofosfato de bis(2-etilhexila) e hidrogenofosfato de bis(metacriloiloxietila). As membranas foram imersas alternadamente em soluções de nitrato de cálcio e de hidrogenofosfato de diamônio para que as moléculas aniônicas pudessem atuar como sítios de nucleação e crescimento das partículas de fosfato de cálcio. As propriedades térmicas e mecânicas das membranas de poli(épsilon'-caprolactona) não foram alteradas pela presença de agente de nucleação ou de fosfato de cálcio na superfície. No entanto, devido à redução da massa molar do polímero na presença de hidrogenofosfato de bis(2-etilhexila) e de hidrogenofosfato de bis(metacriloiloxietila), observou-se um discreto aumento no grau de cristalinidade da PCL nesses casos. Foi possível obter partículas de fosfato de cálcio na superfície das membranas utilizando-se os três agentes de nucleação propostos, no entanto, a morfologia e estrutura cristalina dessas partículas mostraram-se dependentes da estrutura química do agente de nucleação. As membranas contendo ácido esteárico ou hidrogenofosfato de bis(metacriloiloxietila) que foram submetidas ao tratamento superficial por ciclos de imersão sequencial apresentaram o melhor desempenho nos ensaios de biocompatibilidade. A nova metodologia desenvolvida neste trabalho, envolvendo o preparo de membranas de poli(?-caprolactona) modificadas superficialmente pelo crescimento de fosfato de cálcio mostrou-se bastante promissora na produção de dispositivos bioreabsorvíveis e osteoindutores com características úteis para aplicação na periodontia / Abstract: Guided bone regeneration (GBR) membranes are a new class of membranes for periodontal surgery that have the additional ability of inducing bone formation. The aim of this study was to produce biodegradable GBR membranes based on poly(épsilon'-caprolactone) by vapour induced phase separation whose surfaces were modified by calcium phosphate growth, in order to achieve the osteoinductive properties, a characteristic of GBR membranes. Anionic molecules were used as nucleating agents to promote these surface modifications and were added to the polymeric membranes to generate anionic groups on the surface. Three different nucleating agents were tested: stearic acid, bis(2-ethylhexyl) hydrogenphosphate and bis(-(methacryloyloxyethyl) hydrogenphosphate. The membranes were immersed alternately in calcium nitrate and diammonium hydrogenphosphate solutions so that the anionic molecules could act as nucleating sites for calcium phosphate growth. The thermal and mechanical properties of the poly(épsilon'-caprolactone) membranes did not change in spite of the presence of the nucleating agents nor the calcium phosphate particles on the surface. Nevertheless the crystallinity degree showed a slight increase, due to a decrease in PCL molar mass, in the presence of bis(2-ethylhexyl) hydrogenphosphate and bis(methacryloyloxyethyl) hydrogenphosphate. The calcium phosphate growth on the membrane surface was successfully achieved by using all of the three different nucleating agents, moreover the particle morphology and crystallinity showed a dependence on the nucleating agent chemical structure. The membranes containing stearic acid or bis(methacryloyloxyethyl) hydrogenphosphate that went through the alternating soaking surface treatment showed the best performance on the biocompatibility essays. The new methodology developed in this work for the preparation of poly(?-caprolactone) membranes with surfaces modified by calcium phosphate growth has proven to have good potential to produce bioresorbable and osteoinductive devices with useful properties in periodontic applications / Mestrado / Físico-Química / Mestra em Química

Orientadores: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia, Antonio Celso Fonseca de Arruda / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-22T11:48:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso_GuineaBrasilCamargo_D.pdf: 9557754 bytes, checksum: 02a2fe1340ad1877992a3e0b603d0ad0 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A variedade de sítios anatômicos e diferentes propriedades mecânicas são essenciais para o êxito em cirurgias de reconstrução óssea, com isso tratamentos envolvendo fraturas complexas, perda óssea e próteses são beneficiadas com o uso dos biomateriais. Com o presente estudo, buscou-se uma proposta original no uso de um biomaterial compósito para implantes na região da mandíbula, a singularidade deste dispositivo é a estrutura física do material, que é composto por um núcleo denso em uma matriz porosa. As influências das estruturas e dos materiais utilizados foram analisadas por caracterizações físicas, químicas e as atividades celulares em ensaios in vitro, analisando o comportamento dessas em condições similares ao ambiente de implantação o que permitiu qualificar este biomaterial. Para tanto, foram sintetizados reagentes primários para a síntese de fosfato tricálcico (?-TCP), que ao ser hidrolisado resultou em whiskers de hidroxiapatita. As cerâmicas foram caracterizadas pelas análises de difração de raios X (DRX), fluorescência de raios X (FRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e ensaio de citotoxicidade. As diversas composições poliméricas e compósitas foram analisadas utilizando os resultados obtidos pelos ensaios de ângulo de contato, calorimetria exploratória diferencial (DSC), microscópio de força atômica (MFA), microscopia óptica com luz polarizada (MO), ensaio mecânico de tração e ensaios in vitro com células U20S. Os suportes tridimensionais passaram por análises como de: ensaio mecânico de compressão e ensaios in vitro com células tronco mesenquimais. Os estudos foram realizados para a verificação do potencial de aplicação clínica desse material na engenharia tecidual óssea. As amostras que se apresentaram mais promissoras foram as de composições poli (?-caprolactona) / ácido oléico/ hidroxiapatita e poli caprolactona/ ácido oléico. Resistência mecânica, hidrofilicidade, rugosidade, cristalinidade, espraiamento celular e osteoindução foram os critérios utilizados neste trabalho. Os resultados obtidos demostraram-se promissores e irão incentivar pesquisas futuras envolvendo estes materiais / Abstract: The variety of anatomical sites and different mechanical properties are essential to the success of surgery bone reconstruction. Treatments involving this complex fractures, bone loss and prosthetics are benefited with the use of biomaterials. In the present study, we sought to an original use of a composite biomaterial for implants in the jaw area; the uniqueness of this device is the physical structure of the material, which is composed of a dense core in a porous matrix. The influences of structures and materials were analyzed by characterizing the physical, chemical and cellular activities in in vitro assays, analyzing the behavior of those in similar conditions to the deployment environment which would allow qualifying this biomaterial. Therefore, primers were synthesized reagents for the synthesis of tricalcium phosphate (?-TCP), which when hydrolyzed resulted in hydroxyapatite whiskers. The ceramics were characterized by analysis of X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), scanning electron microscopy (SEM) and cytotoxicity assay. The various compositions were analyzed using the results obtained by contact angle tests, differential scanning calorimetry (DSC), atomic force microscope (AFM); optical microscopy with polarized light (OM), mechanical tests and in vitro assays with cells U20S. The scaffolds have undergone analyzes as: mechanical compression test and in vitro assays with mesenchymal stem cells. Studies were conducted to verify the potential clinical application of this material in bone tissue engineering. Because the analysis of the results of the characterizations, the samples which were the most promising compositions of poly (?-caprolactone) / oleic acid and poly(?- caprolactone)/ oleic acid/ hydroxyapatite. Mechanical strength, hydrophilicity, roughness, crystallinity, cell spreading and osteoinduction were the criteria used in this work. The results showed to be promising and will encourage future research involving these materials / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutora em Engenharia Mecânica

Orientador: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T08:49:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Brito_TalitaAlmeidaVidade_M.pdf: 2327615 bytes, checksum: 1370c441c447a5a8dae05303883562b5 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este trabalho apresenta a preparação e caracterização de nanofibras da blenda poli (L-ácido láctico) (PLLA)/poli (?-caprolactona) (PCL) através dos processos de eletrofiação e rotofiação destinada à produção de fibras visando futuras aplicações como suporte para a engenharia tecidual. As blendas foram preparadas através da dissolução do polímero em clorofórmio e clorofórmio mais acetona, resultando em uma solução de 6%. A eletrofiação é um processo relativamente simples e de baixo custo, que consiste na aceleração de uma solução polimérica, inicialmente contida em um capilar metálico, pela presença de um campo elétrico externo, para produzir fibras com diâmetro médio reduzido. Apesar da popularidade e da versatilidade, o processo de eletrofiação apresenta algumas desvantagens, tais como o uso de fonte de alta tensão, baixa taxa e longo tempo de produção das fibras. Com a necessidade de encontrar um método de produção de fibras para sanar eventuais obstáculos encontrados na eletrofiação, foi realizado um estudo com um novo processo: a rotofiação. O processo de rotofiação é um processo simples que forma fibras durante o jateamento da solução polimérica através de um orifício central utilizando alta velocidade de rotação e não utiliza campo elétrico de alta voltagem, como na eletrofiação. As fibras obtidas por meio dos dois processos foram analisadas e caracterizadas pelos seguintes métodos: microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), e espectroscopia na região do infravermelho por transformada de fourier (FTIR). A análise das fibras por microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostrou que é possível a formação de nanofibras da blenda PLLA/PCL através dos dois processos. Verificou-se que ocorreram diferenças significativas no diâmetro médio dos fios entre os processos, onde na rotofiação, os diâmetros foram maiores, os dois processos estudados permitiram a obtenção de fibras porosas, uma característica importante requerida na engenharia tecidual. Os resultados das análises térmicas indicaram o comportamento imiscível das blendas PLLA/PCL. Através da análise de FTIR foi possível demonstrar eliminação completa dos solventes durante o processamento e também a imiscibilidade dos polímeros / Abstract: This work presents the preparation and characterization of nanofibers of poly (L-lactic acid) (PLLA) / poly (?-caprolactone) (PCL) through electrospinning and rotary jet spinning processes for the production of fibers aiming future applications as scaffolds for tissue engineering. The blends were prepared using the two polymers cited above in chloroform and chloroform plus acetone, resulting in a solution of 6%. Electrospinning is relatively simple and low cost process, which consists in the acceleration of a polymer solution initially contained in a capillary, the presence of an external electric field to produce fibers with reduced average diameter reduced. Despite the popularity and versatility, the electrospinning process has some disadvantages such as the use of high voltage supply, low spinning rates and takes time for long fiber production. With the need to find a method of producing fibers to remedy any obstacles encountered in electrospinning, a study was conducted with a new process: rotary jet spinning. The process of rotary jet spinning is a simple process that forms fibers during the blasting of the polymer solution through a central hole using high-speed rotation and does not use high intensity electric fields, as in electrospinning. The fibers obtained by the two processes were analyzed and characterized by the following methods: scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC) and infrared spectroscopy fourier transform (FTIR). The fiber analysis by scanning electron microscopy (SEM) showed that it is possible to form nanofibers of PLLA / PCL through two processes. It was found that there were significant differences in the average diameter of the fibers between the processes, where higher diameters were observed in rotary jet spinning, the two processes studied allowed to obtain porous fibers, an important feature required in tissue engineering. The results of thermal analysis indicated that it was formed immiscible blends of PLLA / PCL. By FTIR analysis it was demonstrated complete elimination of the solvents during processing and also the immiscibility of the polymers / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestra em Engenharia Mecânica

Orientador: Marcos Akira D'Ávila / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T13:08:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DavilaSanchez_JoseLuis_M.pdf: 7833063 bytes, checksum: 1e3a93b9b918ec86f9810207586b8fad (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A engenharia tecidual é uma linha de pesquisa que emerge como a sinergia entre diferentes ramos da ciência. É orientada à obtenção de estruturas com características semelhantes à matriz extracelular (ECM) de diferentes órgãos e tecidos, com o objetivo de reparar, regenerar ou restaurar tecido danificado. Surge como uma solução viável para diferentes problemas de saúde, que com tratamentos convencionais têm limitações, principalmente devido à pequena quantidade de doadores. As estruturas que imitam as características da ECM são chamadas de scaffolds. A manufatura aditiva permite fabricar scaffolds com geometria controlada e 100% de interconectividade, mediante a aplicação progressiva de camadas de material. Neste trabalho foram fabricados scaffolds de policaprolactona (PCL) e scaffolds de compósitos de matriz PCL reforçados com ? fosfato tricálcico (?-TCP) para aplicações em tecido ósseo. Foram utilizadas composições de 10, 20 e 30% em peso de reforço. Primeiramente foram definidos os parâmetros de processamento, além disso, foi realizada a caracterização reológica do PCL mediante reometria capilar. Seguidamente foram fabricados scaffolds utilizando o processo de impressão 3D por rosca de extrusão, desenvolvido no Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer (CTI). Para a fabricação dos scaffolds foi desenvolvido um software que permite gerar trajetórias de impressão contínuas em curtos tempos. Posteriormente, foram caracterizadas as propriedades térmicas mediante a análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC), a morfologia dos scaffolds utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microtomografia computadorizada (Micro-CT), a presença do reforço mediante difração de raios-X (XRD) e a estrutura química mediante espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). A caracterização mecânica foi realizada mediante o ensaio de compressão e a caracterização das propriedades hidrofílicas mediante a medição do ângulo de contato. Finalmente foi feito o ensaio de citotoxicidade in vitro. Os scaffolds fabricados apresentaram boas características morfológicas e propriedades dentro da faixa de aplicações em tecido ósseo. O ensaio de citotoxicidade in vitro mostrou que os scaffolds fabricados têm potencial para serem utilizados em aplicações em tecido ósseo / Abstract: Tissue engineering emerges as the synergy between different scientific fields. Its main objective is to repair, regenerate or restore damaged tissues or organs through the fabrication of structures with similar characteristics to the extracellular matrix (ECM). It is a viable solution to health problems, because conventional treatments have limitations, mainly due to the small number of donors. Structures that mimic the ECM characteristics are known as scaffolds. Additive manufacturing enables the fabrication of scaffolds with controlled geometry and 100% of interconnectivity through the progressive application of material layers. In this work, polycaprolactone (PCL) and PCL composites reinforced with ? tricalcium phosphate (?-TCP) were manufactured for bone tissue applications. Compositions of 10, 20 and 30% by weight of ?-TCP were used. Initially, processing parameters were determined. Furthermore, rheological properties of PCL were obtained by capillary rheometry. Then scaffolds were fabricated by 3D mini-screw extrusion printing, which was developed at the Renato Archer Information Technology Center (CTI). To fabricate scaffolds in short times and with continuous path, generator software was developed. Subsequently, thermal properties were obtained by thermal gravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC), scaffolds morphology using computed microtomography (Micro-CT) and scanning electron microscopy (SEM), the reinforcement presence by X-ray diffraction (XRD) and chemical structure by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Mechanical characterization was performed by compression test and hydrophilic properties were studied by measuring the contact angle of water drops. Finally, cytotoxicity in vitro assay was performed. The fabricated scaffolds have good characteristics and suitable properties. Cytotoxicity in vitro assay shows that the scaffolds have potential for bone tissue applications / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Tissue engineering is receiving tremendous attention due to the necessity to overcome the limitations related to injured or diseased tissues or organs. It is the perfect combination of cells and biomimetic-engineered materials. With the appropriate biochemical factors, it is possible to develop new effective bio-devices that are capable to improve or replace biological functions. Latest developments in microfabrication methods, employing mostly synthetic biomaterials, allow the production of three-dimensional (3D) scaffolds that are able to direct cell-to-cell interactions and specific cellular functions in order to drive tissue regeneration or cell transplantation. The presented work offers a rapid and efficient method of 3D scaffolds fabrication by using optical lithography and micro-molding techniques. Bioresorbable polymer poly-ε-caprolactone (PCL) was the material used thanks to its high biocompatibility and ability to naturally degrade in tissues. 3D PCL substrates show a particular combination in the designed length scale: cylindrical shaped pillars with 10μm diameter, 10μm height, arranged in a hexagonal lattice with spacing of 20μm were obtained. The sidewalls of the pillars were nanostructured by attributing a 3D architecture to the scaffold. The suitability of these devices as cell culture technology supports was evaluated by plating NIH/3T3 mouse embryonic fibroblasts and human Neural Stem Cells (hNSC) on them. Scanning Electron Microscopy (SEM) analysis was carried out in order to examine the micro- and nano-patterns on the surface of the supports. In addition, after seeding of cells, SEM and immunofluorescence characterization of the fabricated systems were performed to check adhesion, growth and proliferation. It was observed that cells grow and develop healthy on the bio-polymeric devices by giving rise to well-interconnected networks. 3D PCL nano-patterned pillared scaffold therefore may have considerable potential as effective tool for applications in tissue engineering.

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