Hidrogéis são membranas formadas pela reticulação de cadeias poliméricas, empregados na área farmacêutica como produtos biomédicos. Dentre os principais polímeros selecionados para a síntese de hidrogéis, destaca-se a poliacrilamida (PAAM) devido às suas propriedades como hidrofilicidade e alto grau de intumescimento. Proteínas terapêuticas e enzimas são veiculadas em hidrogéis como carreadores de fármaco ou como dispositivos para tratamento de feridas e escaras na pele. Este trabalho teve como objetivo a síntese de uma membrana à base de PAAM favorável para veiculação de proteínas. As proteínas empregadas foram papaína e albumina de soro bovino (BSA) e as etapas do processo englobaram síntese da membrana, adição das proteínas no sistema, irradiação em condições específicas e caracterização da membrana. Ao utilizar temperaturas criogênicas na síntese e na irradiação das amostras, houve predomínio de reticulação da cadeia polimérica, fato que não ocorria em temperatura ambiente. As membranas foram obtidas com incorporação dos ativos na concentração de 0,2 a 1% (p/p), obtendo-se concentração de PAAM entre 4% a 10% (p/p), as quais receberam irradiação com raios gama provenientes de uma fonte 60Co, na dose de 25 kGy. Nas condições realizadas, as membranas não apresentaram citotoxicidade nem adesão celular, o perfil de liberação das proteínas foi adequado, a papaína manteve sua bioatividade preservada apesar do decaimento biológico e, segundo estudos de carga das moléculas, a membrana possui maior afinidade com a papaína, liberando-a mais lentamente. Desta forma, o método proposto e as membranas obtidas foram apropriados para a obtenção de um biomaterial. / The use of hydrogels for biomedical purposes has been extensively investigated. Polyacrylamide (PAAM) is widely used due to properties such as hydrophilicity and swelling degree. Pharmaceutical proteins correspond to highly active substances which may be applied for distinct purposes. This work concerns the development of radio-synthesized hydrogel for protein release using papain and bovine serum albumin (BSA) as model proteins. The polymer was solubilized (1% w/v) in water and lyophilized. The proteins were incorporated into the lyophilized polymer and the hydrogels were produced by simultaneous crosslinking and sterilization using gamma radiation at 25 kGy under frozen conditions. The produced systems were characterized in terms of swelling degree, gel fraction, crosslinking density, fluid handling capacity, determination pH at point of polymer zero charge and evaluated according to protein release, bioactivity, cytotoxicity and cell adhesion. The hydrogels developed presented different properties as a function of polymer concentration and the optimized results were found for the samples containing 4-10% polyacrylamide. Protein release was controlled by the electrostatic affinity of acrylic moieties of polymer and proteins. This selection was based on the release of the proteins during the experiment period (up to 50 hours), maintenance of enzyme activity and the nanostructure developed. The system was suitable for protein loading and release and according to the cytotoxic assay and cell adhesion it was also adequate for biomedical purposes and this method was able to generate a matrix to protein release.

Orientador: Francisco Benedito Teixeira Pessine / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T01:26:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marques_LeticiaPaifer_M.pdf: 4333961 bytes, checksum: dd287508ba192ad95556c2094f8d9d2a (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Através de modificações na estrutura química da molécula de pectina cítrica, polissacarídeo utilizado nas indústrias alimentícias como agente gelificante/espessante, foi desenvolvido um Sistema Depot para entrega subcutânea de nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) e carreadores lipídicos nanoestruturados (CLN) contendo, respectivamente, Dexametasona (DXM) e Valerato de Betametasona (BTM). Os fármacos foram encapsulados nesses sistemas devido à necessidade de modificar seus perfis de liberação, diminuindo o número de aplicações e sua dosagem, reduzindo ocorrência de efeitos adversos. O produto da reação de oxidação da pectina cítrica foi caracterizado através de Espectroscopia da região do Infravermelho, Análise Termogravimétrica e Calorimetria Diferencial de Varredura. Os resultados indicaram o sucesso da reação, confirmado através da gelificação do hidrogel de pectina cítrica oxidada. As NLS e os CLN apresentaram valores de diâmetro médio em torno de 80nm, alta eficiência de encapsulação e perfis de liberação prolongada; para os CLN o fármaco BTM foi liberado ao longo de 144 horas e para as NLS o fármaco DXM foi liberado ao longo de 24 horas. Estes resultados mostram que as NLS de DXM poderiam ser utilizadas para tratar processos inflamatórios agudos e que os CLN de BTM seriam úteis no tratamento de processos inflamatórios crônicos / Abstract: A modified chemical structure of citrus pectin was used to develop a Depot system for subcutaneuous delivery of solid lipid nanoparticles (SLN) and nanostructured lipid carriers (NLC) containing, respectively, Dexamethasone (DXM) and Betamethasone Valerate (BTM). Citrus pectin is a polysaccharide used in food industry as a gelling/thickener agent. The drugs were encapsulated in this system with the aim to modify their release profiles. This would result in the reduction of the number of applications and dosage. As a consequence, it would also reduce adverse side effects that these drugs may cause. The citrus pectin oxidation product was characterized by Infrared Spectroscopy, Thermogravimetric Analysis and Differential Scanning Calorimetry. The results indicated that the reaction occurred. This was confirmed by gelation of the citrus pectin oxidation product. SLN and CLN showed values with diameters around 80nm, high encapsulation efficiency and sustained release profiles. BTM was released from the CLN over 144 hours and DXM was released from the NLS over 24 hours. These results showed that the DXM-NLS would be useful in the treatment of acute inflammatory processes. BTM-CLN could be applied in the treatment of chronic inflammatory processes / Mestrado / Físico-Química / Mestra em Química

Submitted by Fabiana Gonçalves Pinto (benf@ndc.uff.br) on 2015-12-15T15:10:05Z No. of bitstreams: 1 Milena da Rocha de Andrade.pdf: 1677470 bytes, checksum: b07dae4ae2ff268bf6af002f0680af86 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-15T15:10:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Milena da Rocha de Andrade.pdf: 1677470 bytes, checksum: b07dae4ae2ff268bf6af002f0680af86 (MD5) Previous issue date: 2011 / Metalúrgica Trinca Ferro / Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Mestrado Profissional em Enfermagem Assistencial / O objetivo deste estudo é avaliar o processo adaptativo dos pacientes com úlceras venosas ao tratamento com uma nova tecnologia no âmbito do cuidar em feridas (hidrogel). Os objetivos específicos são: caracterizar a clientela portadora de úlcera venosa atendida no ambulatório de Reparo de Feridas em uso do hidrogel produzido na farmácia universitária da Universidade Federal Fluminense; identificar os estímulos focais, contextuais e residuais e a partir problemas comuns de adaptação da clientela com úlcera venosa em uso do hidrogel, de acordo com a teoria de Roy e propor intervenções frente às situações de difícil adaptação à sua nova condição e na aderência ao tratamento a partir dos diagnósticos de enfermagem. Utilizou-se como marco teórico de referência a teoria de adaptação de Callista Roy, que refere serem os estímulos focal, contextual e residual os agentes causadores de uma situação-problema, pois que o homem é um ser inserido num contexto social, econômico e político e o papel do enfermeiro é promover a adaptação do ser humano através da avaliação e da intervenção de enfermagem. Trata-se de um estudo clínico observacional, descritivo, com abordagem quanti-qualitativa do tipo estudo de caso, realizado no Ambulatório de Reparo de Feridas de um hospital universitário, no município de Niterói. Os dados foram coletados com 15 pacientes portadores de úlceras venosas em tratamento com o hidrogel, através de um questionário semi-estruturado e da análise dos prontuários destes pacientes. Os resultados apontaram que a clientela mais acometida foram as mulheres (67%), acima de 60 anos (70%), com ensino fundamental incompleto (47%), predomínio de renda de até 2 salários mínimos (73%), e interrupção na atividade laboral de todas as mulheres entrevistadas. Em relação aos hábitos de vida, todos os homens fumam e fazem uso de bebida alcoólica. A doença de base mais presente foi a hipertensão arterial em mulheres (40%). O tempo de úlcera variou entre 5 a 10 anos (40%), sendo mais acometido o membro inferior esquerdo (47%). Os produtos mais utilizados, antes do tratamento com hidrogel, foram: colagenase, sulfadiazina de prata e ácidos graxos essenciais. Em relação à cobertura utilizada (hidrogel) na úlcera venosa (47%) fazem uso há mais de um ano, 80% fazem os curativos sozinhos, 53% fazem o curativo mais de uma vez ao dia, 73% relatam orientação do enfermeiro sobre ações de auto-cuidado, entretanto todos relatam a mesma técnica para realização do curativo domiciliar. A queixa relacionada ao produto foi ardência leve (27%) e ardência moderada ou intensa (13%). Demais queixas: dor localizada e constrangimento pela presença da úlcera também foram mencionados. Assim, foi possível comparar através dos dados relacionados com o tamanho da úlcera que houve a remissão da ferida, com apenas um caso de aumento da lesão após o tratamento com o hidrogel. Foram encontrados 22 diagnósticos de enfermagem, sendo os principais: oxigenação, mobilidade física prejudicada, integridade da pele prejudicada, risco de infecção, risco de quedas, nutrição desequilibrada, ansiedade e baixa auto-estima. Conclui-se que a partir das concepções teóricas de Roy sobre os problemas comuns de adaptação foi possível evidenciar os diagnósticos e as intervenções de enfermagem dos pacientes com úlcera venosa em uso do hidrogel, propondo a substituição de respostas ineficazes por adaptativas / The objective of this study is to evaluate the adaptation process of patients with venous ulcers to the treatment with a new technology under the care of wounds (hydrogel). Specific objectives are: to characterize the patients suffering from venous ulcers treated at the outpatient Wound Repair in use at the phamacy of the hydrogel produced the Universidade Federal Fluminense, identify the focal, contextual and residual stimuli, and from common problems of adaptation of the clientele with ulcer intravenous use in the hydrogel, according to Roy's theory and propose interventions when confronted with difficult adjustment to their new condition and adherence to treatment from the nursing diagnoses. It was used as theoretical reference the theory of adaptation Callista Roy, referring to the focal, contextual and residual stimuli the causative agents of a problem situation, because that man is a being housed in social, economic and political context, and the nurse´s role is to promote the adaptation of human beings through the assessment and nursing intervention. This is a clinical observational, descriptive, quantitative and qualitative case study, conducted at the Outpatient Wound Repair of a university hospital in Niteroi. Data were collected from 15 patients with venous ulcers treated with the hydrogel through a semi-structured questionnaire and analysis of the records of these patients. The results showed that the customers most affected were women (67%), over 60 years (70%) with incomplete primary education (47%), predominance of income of up to two minimum wages (73%), and interruption work activity of all women interviewed. In relation to lifestyle, all men smoke, and make use of alcohol. The most common underlying disease was systemic hypertension in women (40%). The duration of ulcer ranged from 5 to 10 years (40%), being more involved the left lower limb (47%). The products most commonly used before treatment with hydrogel, were: collagenase, sulfadiazine and essential fatty acids. Regarding the coverage hydrogel used in venous ulcers (47%) use more than one year, 80% do the dressings alone, 53% make the dressing more than once daily, 73% of nurses reporting guidance on actions of self-care, but all report the same technique for making the bandage at home. The complaint related to the product has been mild burning (27%) and moderate or severe burning (12%). Other complaints: localized pain and embarrassment by the presence of the ulcer were also mentioned. So, it was possible to compare with the data related to the size of the ulcer that was a remission of the wound with only one case of increased lesion after treatment with the hydrogel. There were 22 nursing diagnoses, which are: oxygenation, impaired physical mobility, impaired skin integrity, risk of infection, risk of falls, unbalanced nutrition, anxiety and low self-esteem. It follows that from the theoretical conceptions of Roy on the common problems of adaptation, it was possible to pinpoint the diagnosis and nursing interventions of patients with venous ulcers in the use of hydrogel, proposing the replacement of ineffective responses by adaptive ones

Desde o início da espécie humana, houve quem procurasse auxiliar o corpo na tentativa natural de restaurar suas partes injuriadas. Um dos grandes desafios atuais é a substituição de tecidos do organismo, inclusive em áreas de lesão cutânea. Um biomaterial pode ser utilizado para melhorar, aumentar ou substituir, parcial ou inteiramente tecidos ou órgãos. A membrana de celulose bacteriana (CB) possui moldabilidade, boas propriedades mecânicas, permeabilidade seletiva, permitindo a passagem de vapor d\'água, mas impedindo a passagem de microrganismos. O colágeno (COL) vem sendo amplamente usado como material na fabricação de biomateriais. Neste trabalho obteve-se membrana e hidrogel de CB-COL, caracterizados de diferentes maneiras. Foram realizados, estudos in vivo, análises macroscópica e histológica de coberturas de CB-COL, comparando com os controles (coágulo e a pomada de colagenase), após a aplicação sobre as feridas confeccionadas no dorso de ratos. Os animais foram sacrificados depois de 3, 7, 15 e 30 dias, e os dorsos processados segundo rotina histológica para coloração em HE. As caracterizações realizadas neste trabalho (microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TG), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) e difratometria de raios-X (DRX)) confirmaram a incorporação do COL às matrizes de CB. A avaliação macroscópica somente demonstrou diferença estatisticamente significante da reparação tecidual entre os tratamentos aos sete dias de pós-operatório, sendo que o hidrogel apresentou uma tendência para uma reparação mais rápida. Os resultados da avaliação histológica demonstraram diferença estatisticamente significante para reação inflamatória tecidual entre os tratamentos em todos os períodos estudados. Na avaliação da qualidade, quantidade e orientação das fibras colágenas, somente o período de três dias que não apresentou diferença estatisticamente significante entre os tratamentos. Conclui-se com esses resultados que as duas coberturas são biocompatíveis. / Since the beginning of the human race, there was those who sought to assist the body in a natural attempt to restore yours injured parts. One of the main current challenges is the replacement of body tissues, including areas of skin lesion. A biomaterial can be used to improve, enhance or replace, partially or fully tissues or organs. The membrane of bacterial cellulose (BC) has moldability, good mechanical properties, selective permeability, allowing the passage of water vapor but preventing the passage of microorganisms. The collagen (COL) has been widely used as material in the manufacture of biomaterials. In this study was obtained hydrogel and membrane BC-COL, characterized in different ways. Were realized in vivo studies, macroscopic and histological analyzes from dressings of BC-COL, comparing with controls (clot and collagenase ointment), after applying in wounds on the backs of rats. The animals were sacrificed after 3, 7, 15 and 30 days, and the scars were processed according to histological routine to HE staining. The characterizations performed in this study (scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), infrared spectroscopy with Fourier transform (FT-IR) and X-ray diffraction (XRD)) confirmed the incorporation of the COL to matrices BC. The macroscopic evaluation only demonstrated statistically significant difference of tissue repair between treatments at seven days postoperative, and the hydrogel showed a trend for a faster repair. The results of the histological evaluation showed statistically significant difference in inflammatory tissue reaction between treatments in all periods studied. In quality evaluation, quantity and orientation of collagen fibers, only three days period didnt show statistically significant difference between treatments. We conclude from these results that the two dressings are biocompatible.

[ES] La presente tesis "Vías de inmovilización de biomoléculas sobre SU-8 y otras superficies poliméricas para su utilización en biosensado óptico sin marcaje" tiene como objetivo el diseño, desarrollo y evaluación de diferentes métodos de anclaje de biorreceptores en distintos materiales, en formato de micromatriz, con aplicación en biosensado. En la actualidad sigue siendo un área de creciente interés desarrollar nuevos sistemas de análisis para la detección de analitos, más sensibles y selectivos, con tiempos de análisis reducidos, miniaturizables y automatizables. Estos desarrollos pueden aplicarse en dispositivos biosensores que encuentran su aplicación en campos tan diversos como diagnóstico clínico, medicina forense y medio ambiente. Con el objetivo de desarrollar biosensores con prestaciones mejoradas se estudiaron estrategias de inmovilización de sondas sobre el soporte de ensayo basadas en el empleo de hidrogeles. En una primera fase, los desarrollos se realizaron usando tecnología de micromatrices de fluorescencia, que permite utilizar una menor cantidad de muestra y analizar múltiples analitos y muestras a la vez, reduciendo el tiempo de análisis y el coste Posteriormente, los desarrollos ya optimizados se emplearon para la puesta a punto de un biosensor óptico sin marcaje de tipo BICELL (Biophotonic Sensing Cells) en colaboración con la UPM (Universidad Politecnica de Madrid), que se aplicaron a sistemas modelo y a problemas reales. Asimismo, y en colaboración con el Centro de Tecnología Nanofotónica de la UPV, se implementó la estrategia de inmovilización a través del uso de hidrogeles, en biosensores ópticos sin marcaje constituidos por guías de ondas corrugadas. En este caso, además de la inmovilización a través de hidrogeles, se estudió un método de inmovilización covalente de fragmentos de anticuerpos que permitió su fijación orientada y muy próxima a la superficie del sensor. La tesis se estructura en seis capítulos. En el Capítulo 1 se da una visión general del concepto de biosensado, atendiendo a las distintas clasificaciones y los diferentes aspectos que hay que considerar en su diseño. En el Capítulo 2 se plantean los objetivos generales y particulares de la tesis. El Capítulo 3 plantea la aplicación de dos hidrogeles fotoinducidos derivados de fosforicolina y dextrano para mejorar la inmovilización de biomoléculas en formato micromatriz, sobre superficies planas y usando el formato de micromatriz de fluorescencia para realizar ensayos de detección con proteínas y oligonucleótidos. La polimerización del gel y el anclaje de las sondas se lleva a cabo simultáneamente mediante la utilización de reacciones fotoinducidas empleando la química click de acoplamiento tiol-eno. En el Capítulo 4 se implementa el método desarrollado en micromatriz con uno de los hidrogeles en dos tipos de biosensores interferométricos sin marcaje fabricados en SU-8. Con ambos sensores se detecta CRP en suero con muy buena sensibilidad (, LOD de 21 pg/mL). Por otro lado, esta estrategia se ensaya también en sensores nanofotónicos basados en guías de ondas corrugadas con resultados prometedores. En este capítulo también se pone a punto y se evalúa en tiempo real la inmovilización de fragmentos de anticuerpo sobre la superficie del sensor nanofotónico, mediante la reacción de acoplamiento tiol-eno inducida por luz UV. La monitorización en tiempo real permite demostrar el papel indispensable de la luz en el proceso de inmovilización. Utilizando esta aproximación se ensaya la detección sin marcaje de tres biomarcadores cardíacos de interés (CRP, cTnI/T y Mioglobina). El quinto capítulo se dedica a la descripción detallada de todos los procedimientos experimentales que se llevan a cabo en los Capítulos 3 y 4. Finalmente, el Capítulo 6 recoge las conclusiones alcanzadas a partir de los resultados obtenidos en el desarrollo de la tesis doctoral. / [EN] This thesis "Biomolecule immobilization approaches on SU-8 and other polymer surfaces for label-free optical biosensing" aims to design, develop and evaluate different methods for anchoring bioreceptors in different materials, in a microarray format, with application in biosensing. Currently, it is still an area of growing interest to develop new analysis systems for the detection of biomolecules, being more sensitive and selective, with reduced analysis time, miniaturizable and automatable. These developments can be applied in biosensing devices that find utility in fields as diverse as clinical diagnosis, forensic medicine and environmental monitoring. To develop biosensors with improved performance, here strategies for immobilization of probes on the test support based on the use of hydrogels were studied. In a first phase, the developments were carried out using microarray technology, which uses lower amount of sample and can analyze multiple targets and samples at the same time, reducing tests time and cost. Subsequently, the optimized developments were used to develop, in collaboration with UPM (Polytechnic University of Madrid), a label-free optical biosensor based onBICELLs (Biophotonic Sensing Cells), which were applied to model systems and real samples. Likewise, and in collaboration with the Nanophotonic Technology Center at UPV, the hydrogel-based immobilization strategy was implemented in other label-free nanophotonic biosensors consisting of corrugated waveguides. In this case, in addition to immobilization through hydrogels, we studied a method of covalent immobilization of antibody fragments that allowed them to be oriented and very close to the sensor surface. Thus the thesis is organized into six chapters. Chapter 1 gives an overview of the concept of biosensing, and takes into account the different classifications and different items that must be considered in its design. Chapter 2 sets out the general and particular objectives of the thesis. Chapter 3 discusses the application of two photoinduced hydrogels, derived from phosphoricoline and dextran, respectively, to improve the immobilization of biomolecules in microarray format, on planar surfaces and using the fluorescence microarray format to perform detection assays with proteins and oligonucleotides. The polymerization of the gel and the anchoring of the probes are carried out using photoinduced reactions using the thiol-ene coupling click chemistry, and derivatives, performing both steps simultaneously. In Chapter 4 the method developed with one of the hydrogels in microarray format is transferred to two types of SU-8 based interferometric label-free biosensors. Both biosensors detected CRP in blood serum with very good sensitivity (LOD de 21 pg/mL). Besides, this strategy is also tested on nanophotonic sensors based on corrugated waveguides with promising results. In this chapter, immobilization of antibody fragments on the surface of the nanophotonic sensor is also performed and assessed in real time by the UV light-induced thiol-ene coupling reaction. Real-time monitoring shows the essential role of light in the immobilization process. Using this approach, the label-free detection of three cardiac biomarkers of interest (CRP, cTnI / T and Myoglobin) is tested. The fifth chapter is devoted to the detailed description of all the experimental procedures that are carried out in chapters 3 and 4. Finally, Chapter 6 collects the conclusions reached from the results obtained in the development of the doctoral thesis. / [CA] La present tesi "Vies d'immobilització de biomolècules sobre SU-8 i altres superfícies polimèriques per a la seva utilització en biosensado òptic sense marcatge" té com a objectiu el disseny, desenvolupament i avaluació de diferents mètodes d'ancoratge de bioreceptors en diferents materials, en format de micromatriu , amb aplicació en biosensat. En l'actualitat segueix sent una àrea de creixent interès desenvolupar nous sistemes d'anàlisi per a la detecció de biomolècules, que siguen més sensibles i selectius, amb temps d'anàlisi reduïts, miniaturizables i automatitzables. Aquests desenvolupaments poden aplicar-se en dispositius biosensors que troben la seva utilitat en camps tan diversos com diagnòstic clínic, medicina forense i medi ambient. Amb l'objectiu de desenvolupar biosensors amb prestacions millorades es van estudiar estratègies d'immobilització de sondes sobre el suport d'assaig basades en l'ús de hidrogels. En una primera fase, els desenvolupaments es van realitzar usant tecnologia de micromatrius, que permet utilitzar una menor quantitat de mostra i analitzar múltiples dianes i mostres alhora, reduint el temps d'anàlisi i el cost Posteriorment, els desenvolupaments ja optimitzats es van emprar per a la posada a punt d'un biosensor òptic sense marcatge de tipus BICELL (Biophotonic Sensing Cells) en col·laboració amb la UPM (Universitat Politècnica de Madrid), que es van aplicar a sistemes model i als problemes reals. Així mateix, i en col·laboració amb el Centre de Tecnologia Nanofotònica de la UPV, es va implementar l'estratègia d'immobilització a través de l'ús de hidrogels, en biosensors òptics sense marcatge constituïts per guies d'ones corrugades. En aquest cas, a més de la immobilització mitjançant hidrogels es va estudiar un mètode d'immobilització covalent de fragments d'anticossos que va permetre la seva unió orientada i molt propera a la superfície del sensor. Així donç, la tesi s'estructura en sis capítols. En el capítol 1 es dóna una visió general delconcepte de biosensat, atenent les diferents classificacions i els diferents aspectes que cal considerar en el seu disseny. En el capítol 2 es plantegen els objectius generals i particulars de la tesi. El Capítol 3 planteja l'aplicació de dos hidrogels fotoinduïts derivats de fosforicolina i dextrà respectivament per millorar la immobilització de biomolècules en format micromatriu, sobre superfícies planes i usant el format de micromatriu de fluorescència per a realitzar assajos de detecció amb proteïnes i oligonucleòtids. La polimerització dell gel i l'ancoratge de les sondes es porta a terme simultàniament mitjançant la utilització de reaccions fotoinducides emprant la química click d'acoblament tiol-eno, i derivades. En el capítol 4 s'implementa el mètode desenvolupat en micromatriu amb un dels hidrogels en dos tipus de biosensors interferométricos sense marcatge basats en SU-8. Amb tots dos sensors es detecta CRP en sèrum sanguini amb molt bona sensibilitat (LOD de 21 pg/mL). D'altra banda, aquesta estratègia s'assaja també en sensors nanofotònics basats en guies d'ones corrugades amb resultats prometedors. En aquest capítol també es posa a punt i s'avalua en temps real la immobilització de fragments d'anticòs sobre la superfície del sensor nanofotònic, mitjançant la reacció d'acoblament tiol-eno induïda per llum UV. El monitoratge en temps real permet demostrar el paper indispensable de la llum en el procés d'immobilització. Utilitzant aquesta aproximació s'assaja la detecció sense marcatge de tres biomarcadors cardíacs d'interès (CRP, cTnI / T i Mioglobina). El cinquè capítol es dedica a la descripció detallada de tots els procediments experimentals que es duen a terme en els capítols 3 i 4. Finalment, el Capítol 6 recull les conclusions assolides a partir dels resultats obtinguts en el desenvolupament de la tesi doctoral. / Agradecer a la financiación de esta investigación por Garantía Juvenil, FEDER y los proyectos del MINECO CTQ / 2016/75749‐R y TEC / 2017/84846‐R. Además, fue apoyado por el Programa Horizonte 2020 de la Unión Europea en el marco del proyecto H2020‐PHC‐634013 (PHOCNOSIS). / Díaz Betancor, Z. (2020). Vías de inmovilización de biomoléculas sobre SU-8 y otras superficies poliméricas para su utilización en biosensado óptico sin marcaje [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/149576

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.

O objetivo principal deste trabalho foi a formação de um material que possa responder aos estímulos pH e elétrico na liberação controlada de fármaco. Assim, hidrogéis condutores foram obtidos pela combinação do hidrogel de ácido acrílico com o polímero condutor polipirrol. O polipirrol foi eletroquimicamente polimerizado no interior do hidrogel e o material obtido (AA-PPi) conservou a propriedade de intumescimento que é característico dos hidrogéis e a eletroatividade, dos polímeros condutores. Além disso, o grau de intumescimento variou com a força iônica e pH. A liberação da safranina pelo hidrogel de AA-PPi foi estudada combinando os estímulos de pH e potencial e o resultado mais interessante foi a obtenção do perfil cuja velocidade de liberação foi constante, indicando uma cinética de ordem zero. Liberação do tipo liga-desliga foi estudada com o intuito de verificar se o AA-PPi pode ser controlado por pH e/ou potencial elétrico. Foi observado que dependendo da combinação de pH e potencial, o hidrogel pode ser controlado, por variação de pH ou de potencial elétrico. Outro hidrogel sintetizado foi o do hidrogel de AA contendo o poli(3,4-etilenodioxitiofeno):poli(estireno sulfonado), este por sua vez foi polimerizado quimicamente. Porém os resultados preliminares indicaram incompatibilidade entre os dois polímeros / The aim of this work was to obtain a material that can respond to both pH and potential stimuli for drug release. Thus, eletroactive hydrogels were synthesized by the combination of the properties of acrylic acid hydrogels with the conducting polymer polypyrrole. The polypyrrole was electrochemically polymerized into the hydrogel (AA-PPi), and the material retained the swelling properties that is characteristic of hydrogels and electroactivity of conducting polymers. Furthermore, the degree of swelling varied with the ionic strength and pH. The safranin release by AA-PPi was mensured under the combination of pH and potential stimuli and the most interesting result was obtained from the linear profile indicating a zero-order kinetics. On-off release profile was studied in order to verify if the AA-PPi can be controled by pH and/or electric potential. Depending on the combination of pH or electrochemical potential, the hydrogel had pH or electrochemical control. Other hydrogel synthesized was from AA hydrogel containing poly(3,4- ethylenedioxythiophene):polystyrene sulfonate, this, in other hand, was chemically polymerized. However, preliminary results indicate incompatibility between the two polymers

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.

A celulose é o principal polímero derivado de fonte renovável de uso industrial tanto em termos de volume como em número de aplicações. A celulose é comercializada na forma de polpa, que se trata de uma commodity cuja principal aplicação é a indústria de papel e de derivados de celulose, tais como os seus éteres e ésteres. Com o advento das nanoceluloses, que podem ser obtidas diretamente da polpa química, se observa um expressivo aumento no interesse por esses materiais. A modificação superficial tanto das fibras (polpa) como das microfibrilas é de grande interesse, pois podem permitir a ampliação do uso desses materiais uma vez que suas propriedades poderiam ser modificadas. O desenvolvimento de métodos de modificação em meio aquoso da celulose em suspensão é de grande interesse em especial se realizado com o uso de agentes sustentáveis em contexto de química verde. Este trabalho visou a modificação da polpa de celulose por duas vias: química e física, realizadas inteiramente em meio aquoso e utilizando materiais de caráter renováveis. A modificação física da fibra de celulose \"never-dried\" foi feita pelo método de auto-montagem (Layer-by-Layer) com o par de polieletrólito quitosana / carboximetilcelulose (CH / CMC) em meio aquoso. Fibras modificadas foram submetidas à analise morfológica (MEV e microscopia confocal no método de absorção de dois fótons e EDS), propriedade mecânica (módulo elástico e limite de resistência à tração) e potencial zeta. O complexo CH / CMC depositado sobre as fibras apresentou uma espessura de aproximadamente 50 nm por camada e um aumento de aproximadamente 170% no limite de resistência a tração das folhas produzidos a partir das fibras, demonstrando uma forte interação fibra/polieletrólitos. Através da técnica de absorção de dois fótons foi possível identificar a deposição das camadas fora e dentro das fibras sem o uso de cromóforo. A modificação química da nanofibra de celulose foi feita pela enxertia de grupamentos furânicos na superfície da fibra, oxidada. Em seguida de uma reação com uma bismaleimida através da reação de \"click\" de Diels-Alder em meio aquoso. Os géis foram caracterizados por meio da técnica de calorimetria diferencial de varredura (DSC) e viscosimetria, com os quais pode-se verificar o efeito da termorreversibilidade uma vez que a 65°C ocorre gelificação do sistema e 95°C ocorre reversão do gel como resultado das reações DA e retro Diels-Alder. As modificações das fibras e nanofibras de celulose em meio aquoso foram bem-sucedidas, o que pode impulsionar o uso da polpa de celulose em novas aplicações originais como artefatos de papel fortes e géis biocompatíveis, visando a estratégia green chemistry. / Cellulose is the main polymer derived from renewable sources of industrial use, in terms of volume and number of applications. Cellulose is marketed in the pulp form, which is a commodity whose main application is the paper industry and derived from pulp, such as its ethers and esters. The advent of nanocelluloses, which can be obtained directly from the chemical pulp, there is an expressive increase in these materials. The superficial modification in fibers (pulp) and microfibrils is great interest, since they can allow the amplification of the use of these materials since their properties could be modified. The development of methods for modification of cellulose in aqueous suspension is of particular interest especially if carried out with sustainable agents in the context of green chemistry. This work aimed at the modification of the cellulose pulp by two routes: chemistry and physics, performed entirely in aqueous medium and using renewable character materials. The physical modification of the \"never-dried\" cellulose fiber was done by the self-assembly method (Layer-by-Layer) with the polyelectrolyte pair chitosan / carboxymethylcellulose (CH / CMC) in aqueous medium. Modified fibers were subjected to morphological analysis (SEM and confocal microscopy in two-photon absorption technique and EDS), mechanical properties (elastic modulus and tensile strength) and zeta potential. The CH / CMC complex deposited under the fibers had a thickness of approximately 50 nm per layer and an increase of approximately 170% in the tensile strength of the sheets in compare of unmodified fibers sheets, showing a strong interaction between fiber and polyelectrolyte. Through the technique of two-photon adsorption, it was possible to identify the layers deposition outside and inside the fibers without the use of chromophore. The chemical modification of the cellulose nanofiber was made by the grafting of furanic groups on the surface of the oxidized fiber. Following by reaction with a bismaleimide through the \"click\" reaction of Diels-Alder in aqueous medium. The thermoreversible hydrogels were characterized by differential scanning calorimetry (DSC) and viscosimetry, which the effect of thermoreversibility can be verified at 65 °C when the gelation of the system occurs and 95 °C gel reversion occurs because of DA and retro Diels-Alder reactions. Modifications of cellulose fibers and nanofibers in aqueous media have been successful, which may increase the use of cellulose pulp in novel applications such as strong paper artifacts and biocompatible gels, targeting the green chemistry strategy.

Cordia trichotoma (Vell.) Arrab. ex Steud. species of the Boraginaceae family is considered a priority for logging native tree plantations in southern Brazil, in addition to have an important hole in environmental restoration of degraded areas. However, despite the importance of this species, there are no published reports regarding irrigation and use of water retaining polymers in the production of seedlings, as well as the influence of shading levels and excess soil moisture in early growth in the field, based on morphological and physiological variables. This study was divided into three chapters: Chapter I aimed to define, based on morphological and physiological variables which irrigation blade is indicated, whether or not combined with water retaining polymer doses added to the substrate, in the production of C. trichotoma seedlings, aiming to reduce water consumption. The physiological variables of chlorophyll a fluorescence showed themselves important for behavioral studies of seedlings growth in nurseries. A suitable growth of seedlings in the nursery was obtained with irrigation blades of 4-8-8 mm day-1, alternating it every 60 days, with the possible use of a smaller blade at the start of growth, thereby reducing the consumption of water. The use of a continuous 4 mm day-1 blade in the production of seedlings is possible, since associated with a dose of 3 g L-1 water retaining polymer to the substrate. In Chapter II we evaluated the initial growth for C. trichotoma seedlings in the field under different levels of shading, considering morphological and physiological variables. The aerial part of the plant had the growth negatively influenced in full sun condition. The species responds with great plasticity to different light intensities. However, the shading of 18 and 50% provides favorable growth and physiological values for the early development of the species. The purpose of Chapter III was to identify the effect of excess soil moisture on survival and early growth of C. trichotoma seedlings after field planting, based on morphological and physiological characteristics. The higher content of micropores and clay in successive soil layers (0 to 20 cm) is indicative of the undesirable condition for the survival and early growth of seedlings of C. trichotoma. The species is intolerant to environments with excess soil moisture and the planting is not recommended in plain fields, with drainage problems. / A espécie Cordia trichotoma (Vell.) Arráb. ex Steud. da família Boraginaceae é considerada uma das arbóreas nativas madeireiras prioritárias para plantios florestais na região sul do Brasil, além de ter importância na recuperação ambiental de áreas alteradas. No entanto, apesar da importância desta espécie, não existe na literatura estudos com relação à irrigação e utilização de polímeros hidroretentores na produção de mudas, assim como a influência de níveis de sombreamento e do excesso de umidade do solo no crescimento inicial a campo, com base em variáveis morfofisiológicas. O presente trabalho foi dividido em três capítulos, no Capítulo I objetivou-se definir, com base em variáveis morfofisiológicas, qual lâmina de irrigação é indicada, combinada ou não com doses de polímero hidroretentor adicionadas ao substrato, na produção de mudas de C. trichotoma, visando à redução no consumo de água. As variáveis fisiológicas da fluorescência da clorofila a demonstraram ser importantes para estudos do comportamento do crescimento de mudas em viveiros. Um crescimento adequado das mudas em viveiro foi obtido, com lâminas de irrigação de 4-8-8 mm dia-1, alternadas a cada 60 dias, sendo possível a utilização de uma menor lâmina no início do crescimento, dessa forma reduzindo o consumo de água. A utilização da lâmina de 4 mm dia-1 contínua na produção de mudas é possível, desde que associada com a adição da dose de 3 g L-1 de polímero hidroretentor ao substrato. No Capítulo II foi avaliado o crescimento inicial a campo de mudas de C. trichotoma, sob diferentes níveis de sombreamento, considerando variáveis morfológicas e fisiológicas. A parte aérea das plantas teve o crescimento influenciado negativamente na condição de pleno sol. A espécie responde com muita plasticidade às diferentes intensidades luminosas. Porém, os sombreamentos de 18 e 50% proporcionam maior crescimento e valores fisiológicos favoráveis ao desenvolvimento inicial da espécie. Identificar o efeito do excesso de umidade do solo na sobrevivência e no crescimento inicial de mudas de C. trichotoma, após plantio a campo, com base em características morfofisiológicas foi o objetivo do Capítulo III. O maior teor de microporos e de argila em camadas sucessivas do solo (0 a 20 cm) é indicativo da condição indesejável para a sobrevivência e crescimento inicial de mudas de C. trichotoma. A espécie é intolerante a ambientes com excesso de umidade no solo, não sendo recomendado o plantio em locais planos, com problemas de drenagem.