Desenvolvimento de processo inovador escalonável para a síntese de hidrogéis termossensíveis de ácido hialurônico - Otimização dos parâmetros operacionais e caracterização dos produtos

• Processo: 24/17064-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2025
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2026
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Maria Helena Andrade Santana
• Beneficiário: Maria Helena Andrade Santana
• Empresa: SMF Bioplus Desenvolvimento de Pesquisas Tecnológicas e Químicas Ltda. - EPP
• CNAE: Pesquisa e desenvolvimento experimental em ciências físicas e naturais
• Pesquisadores principais: Amanda Gomes Marcelino Perez ; André Delano Domingos Cavalcanti
• Pesquisadores associados: Leonardo Kenzo Sakamoto
• Assunto(s): Ácido hialurônico Biomateriais Polímeros Processos biotecnológicos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Ácido hialuronico | Biomateriais | Modificações químicas em polímeros | Polímeros | Processos biotecnologicos

Resumo

O presente projeto tem como objetivo o desenvolvimento tecnológico de hidrogéis inovadores de ácido hialurônico (AH) com propriedades termossensíveis para aplicações clínicas, especialmente nas áreas de ortopedia e medicina regenerativa. A literatura científica já descreve a síntese de diversos tipos de hidrogéis termossensíveis, destacando seu potencial como carreadores de células e produtos biológicos, e apontando suas aplicações clínicas. No entanto, os processos de síntese desses hidrogéis que permitem a transposição para uma escala maior ainda são pouco desenvolvidos.A termossensibilidade dos hidrogéis é alcançada por meio da ligação de moléculas funcionais a grupos químicos específicos do AH, modificando sua estrutura de forma que ele transite de uma solução viscosa, em temperaturas abaixo de um ponto crítico, para um hidrogel quando exposto a temperaturas superiores. A dihidrazida atípica (ADH), uma molécula funcional biocompatível e metabolizada pelo organismo humano, possui temperatura crítica próxima à corporal (37°C). Hidrogéis termossensíveis reticulados com ADH, (oxiAH-ADH) já foram estudados como carreadores celulares para regeneração do núcleo pulposo do disco intervertebral in vitro.Pesquisas anteriores da equipe proponente demonstraram a viabilidade da síntese do oxiAH-ADH descrita na literatura, sua estruturação em micro e nanopartículas, e o crescimento de células mesenquimais na superfície dessas partículas. No processo convencional, a síntese dos hidrogéis oxiAH-ADH ocorre em duas etapas: primeiro, o AH de alta massa molar é parcialmente oxidado com periodato de sódio em meio aquoso por 24 horas à temperatura ambiente, seguido de diálise por 3 dias para remover o excesso de periodato. Em seguida, o AH oxidado é reticulado com ADH em uma reação rápida (10 minutos) a 0°C, formando o hidrogel oxiAH-ADH. A primeira etapa é a limitante do processo, e desafios tecnológicos relacionados à velocidade de oxidação, e remoção do periodato residual, se refletem no desempenho da produção do hidrogel oxiAH-ADH. Esses fatores comprometem a eficiência total do processo e limitam a sua escalabilidade.A inovação proposta neste projeto (PIPE Fase 1) está no desenvolvimento de um novo processo de síntese dos hidrogéis de oxiAH-ADH, visando maior eficiência e facilidade de escalonamento. Propõe-se realizar a oxidação parcial do AH em fase gasosa utilizando ozônio, para não haver a necessidade de remoção do oxidante residual e facilitar o escalonamento. Nesse caso, o controle da reação de oxidação será o maior desafio, e espera-se modular a velocidade e o rendimento das reações por meio de ajustes nos parâmetros operacionais. Os hidrogéis serão caracterizados pelo grau de oxidação e de reticulação, que se refletem na sua termossensibilidade e estabilidade, através das propriedades estruturais, fisicoquímicas e reológicas. Sendo bem-sucedido, o novo processo abrirá perspectivas para o escalonamento e a produção comercial desses hidrogéis termossensíveis, com aplicações em tratamentos minimamente invasivos de várias doenças musculoesqueléticas. O mercado para essa inovação é promissor, considerando a crescente prevalência global de distúrbios musculoesqueléticos, que impõem grandes encargos socioeconômicos e comprometem a qualidade de vida dos pacientes. (AU)