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Título: Preparation, characterization, and scaffolding capacity of chitosan/gellan gum-based hydrogel assemblies
Autor(es): Oliveira, Ariel Colaço de
Orientador(es): Martins, Alessandro Francisco
Palavras-chave: Polímeros
Polissacarídeos
Biocompatibilidade
Células-tronco
Engenharia biomédica
Polymers
Polysaccharides
Biocompatibility
Stem cells
Biomedical engineering
Data do documento: 7-Dez-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Londrina
Citação: OLIVEIRA, Ariel Colaço de. Preparation, characterization, and scaffolding capacity of chitosan/gellan gum-based hydrogel assemblies. 2018. 70 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2018.
Resumo: Demonstramos neste estudo à produção e caracterização de hidrogéis físicos termossensíveis a base de quitosana e goma de gelana (CS/GG). Os materiais foram produzidos sem adição de agentes de reticulação covalentes e metálicos, convencionalmente utilizados na produção de hidrogéis a base de polissacarídeos. Os complexos polieletrolíticos (PECs) foram caracterizados por meio de espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), análise térmica (TGA e DSC), espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e difração de raios-X (WAXS). Hidrogéis contendo quitosana (CS), com teor variando de 40 a 80 m.% foram criados a partir de blendas CS/GG obtidas a 60°C. A razão CS/GG m.%/m.% foi modulada na blenda para promover aos hidrogéis morfologia com poros interconectados, homogeneidade estrutural, durabilidade e hidrofilicidade. Estas propriedades são requeridas no desenvolvimento de plataformas scaffolds. As cadeias poliméricas dos hidrogéis se reorganizaram durante a etapa de neutralização. A reorganização foi confirmada por meio das técnicas de TGA, DSC, e SEM. O hidrogel preparado a partir da razão CS/GG 60/40 (amostra CS/GG(60-40)) apresentou grau de intumescimento (SD%) de 6460% depois de 4 dias em tampão PBS. Este PEC não apresentou potencial para atuar como matriz scaffold, porém o hidrogel citocompatível produzido na razão CS/GG 80/20 (amostra CS/GG(80-20) com SD = 1813% após 4 dias em PBS) suportou a fixação, proliferação e disseminação de células tronco mesenquimais do tecido ósseo (BMSCs) após 9 dias de cultura celular. Este hidrogel exibiu propriedades desejáveis para ser aplicado na área de engenharia de tecidos.
Abstract: In this study, we have demonstrated the production and characterization of hydrogels based on chitosan and gellan gum (CS/GG) assemblies. Hydrogels were created without any covalent and metallic crosslinking agents, conventionally used to yield polysaccharide-based hydrogels. Polyelectrolyte complexes (PECs) were characterized by infrared spectroscopy (FTIR), thermal analysis (TGA and DSC), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM) and wide-angle X-ray scattering (WAXS). Hydrogels containing chitosan (CS) contents ranging from 40 to 80 wt.% were yielded by performing CS/GG blends at 60°C. CS/GG wt.%/wt.% ratio was modulated in the blend to promote hydrogels with interconnected pore networks, structural homogeneity, durability, and hydrophilicity. These properties are required in the development of scaffold-based platforms. The polymer chains in the hydrogel matrices have self-assembled during the neutralization step. The reorganization was confirmed through TGA, DSC, and SEM techniques. A hydrogel prepared from the CS/GG 60/40 ratio (sample CS/GG(60-40)) showed swelling degree (SD%) of 6460% after 4 days in PBS buffer. This PEC had no potential to act as scaffold matrix; however, a cytocompatible CS/GG hydrogel yielded at 80/20 CS/GG ratio (sample CS/GG80-20) supported fixation, growth, and spreading of bone mesenchymal stem cells (BMSCs) after 9 days of cell culture. This hydrogel exhibited desirable properties to be applied in tissue engineering arena.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3758
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