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Síntese e caracterização de uma classe de hidrogéis injetáveis, termossensíveis e biodegradáveis como substrato para diferenciação celular

Texto completo
Autor(es):
Daniel Vinícius Mistura
Número total de Autores: 1
Tipo de documento: Tese de Doutorado
Imprenta: Campinas, SP.
Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Mecânica
Data de defesa:
Membros da banca:
Eliana Aparecida de Rezende Duek; Marcos Akira D'Avila; João Sinézio de Carvalho Campos; Arnaldo Rodrigues dos Santos Junior; Marcia Adriana Tomaz Duarte
Orientador: Eliana Aparecida de Rezende Duek
Resumo

A classe de hidrogéis vem sendo amplamente estudada, principalmente como materiais injetáveis com aplicações minimamente invasivas para biomateriais. Esse material pode apresentar características de termossensibilidade próximo a temperatura corporal (LCST ¿ Lower Critical Solution Temperature ¿ em torno de 37ºC) além de rápida gelificação, o que permite seu emprego como carreador de fármacos, células ou fatores de crescimento celular quando injetado. O desafio atual é tornar esses hidrogéis biodegradáveis e com propriedades mecânicas adequadas à sua utilização. O objetivo deste trabalho foi sintetizar hidrogéis de poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAAm) a partir de uma nova classe de macrômero composto por 2-hidróxietil metacrilato (HEMA), poli(L-co-D,L ácido lático), trimetileno carbonato (TMC) e Ácido Acrílico (AAc), de forma que fosse inerente ao material sintetizado características como: biodegradação e propriedades mecânicas compatíveis àquelas requeridas em aplicações no campo da engenharia tecidual. Além disso, vislumbrou-se a avaliação do hidrogel como substrato no processo de diferenciação de células tronco embrionárias em células do tipo cardiomiócitos, visando futuras aplicações na terapia tecidual de regeneração cardíaca. Sendo assim, a síntese ocorrou em duas etapas, a primeira via abertura de anel de ésteres cíclicos a fim de sintetizar o macrômero, a segunda em sintetizar os hidrogéis por polimerização via radical livre. Com as rotas apresentadas nove sínteses foram feitas, estas com 2, 4 e 6% de ácido acrílico e 10, 15 e 20% de macrômero, formando assim as combinações (constituídas de NIPAAm, Macrômero e AAc, respectivamente) 88/10/2, 83/15/2, 78/20/2, 86/10/4, 81/15/4, 76/20/4, 84/10/6, 79/15/6 e 74/20/6. Desta forma, após a síntese caracterizou-se os hidrogéis e macrômeros por via química, térmica e reologicamente; avaliou-se a degradação in vitro e viabilidade celular; determinou-se a melhor característica do material para induzir a diferenciação de células tronco em cardiomiócitos. Em termos de resultados sintetizou-se e caracterizou-se via RMN (1H e 13C) caracterizando as principais intensidade de ligações químicas dos constituintes polimerizados, comprovando assim a polimerização do macrômero e posterior copolimerização do hidrogel, FTIR evidenciando as bandas característica das ligações químicas dos constituintes e formações dos produtos esperados na polimerização, DSC dos hidrogéis apresentando temperaturas de transição vítrea (Tg) acima dos 100ºC para todas as composições e comportamento LCST via calorimentria indicando valores bem abaixo dos 37ºC indicado para aplicações biológicas, grau de intumescimento demonstrando todas as composições com capacidade de absorção de água entre 36 e 171%, ensaios reológicos evidenviando primeiramente a transição de fase (gelificação) rápida e consistente para todas as composições, bem como corroborando os dados obtidos via DSC para o comportamento LCST, ensaios de viscosidade apresentando nas proporções contendo 2 e 6% de ácido acrílico viscosidades superiores a da água (1 Pa.s) e nas composições com 4% de ácido acrílico com viscosidades inferiores, sendos estas as selecionadas para os ensaios in vivo , degradação in vitro dos hidrogéis, evidenciando a perda acentuada de massa em todas as composições, diferenciação de células embrionárias (ratos) em cardiomiócitos com caracterização via qPCR evidenciando a manutenção dos genes alvo na diferenciação e imunofluorescência, demonstrando a manutenção do fenótipo celular, finalmente os estudos in vivo nas composições com 86/10/4 e 81/15/4, ambos os materiais demonstraram fraca reação inflamatória, com redução gradual indicando uma inflamação aguda e de rápida resolução. A reorganização tecidual induzida pela compartimentalização do hidrogel indica integração do material ao tecido original sugere que a aplicação do hidrogel como biomaterial é indicada (AU)

Processo FAPESP: 14/12428-8 - Síntese e caracterização de uma classe de hidrogéis injetáveis, termosensíveis e biodegradáveis como substrato para diferenciação celular
Beneficiário:Daniel Vinícius Mistura
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado