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Title in Portuguese: Desenvolvimento de curativo de celulose bacteriana oxidada incorporando papaína para o tratamento de lesões cutâneas
Title: Development of an oxidized bacterial cellulose dressing incorporating papain for the treatment of skin lesions
Author: Vasconcelos, Niédja Fittipaldi
Advisor(s): Rosa, Morsyleide de Freitas
Co-advisor(s): Andrade, Fábia Karine
Keywords: Celulose bacteriana
Oxidação
Imobilização
Papaína
Feridas
Issue Date: 2020
Citation: VASCONCELOS, Niédja Fittipaldi. Desenvolvimento de curativo de celulose bacteriana oxidada incorporando papaína para o tratamento de lesões cutâneas. 2019. 184 f. Tese (Doutorado em Química) – Universidade Federal do Ceará, 2019.
Abstract in Portuguese: Os curativos são um segmento importante do mercado médico e farmacêutico que vêm motivando pesquisas para obter biomateriais capazes de acelerar o processo de cicatrização. Nesse contexto, a celulose bacteriana (CB) é um biopolímero que apresenta propriedades promissoras para atuar como um curativo de proteção e controle sobre a ferida. Além disso, a modificação química de sua estrutura pode permitir a imobilização covalente de enzimas que possam atuar ativamente sobre o ferimento e auxiliar na cicatrização. Neste trabalho, membrana de CB foi utilizada para desenvolver um curativo bioativo avançado contendo papaína, que é comumente empregada como agente desbridante de tecidos desvitalizados, capaz de acelerar a cicatrização de feridas da pele. A membrana de CB foi produzida por cultivo estático (5, 7 e 10 dias de fermentação), purificada por tratamento alcalino (com NaOH ou K2CO3) e oxidada com NaIO4 (tempo de reação: 6, 16 e 24 horas e temperatura: 40 e 55 ºC). Para otimizar as condições de imobilização da papaína, foi realizado um planejamento experimental, onde as variáveis ​​independentes pH (3 a 7) e temperatura (5 a 45 ºC) foram avaliadas. A membrana de CB obtida com 5 dias de fermentação e purificada com solução de K2CO3 (denominada CB-5d-K2CO3) apresentou as condições mais propícias (maior porosidade e área superficial) para o desenvolvimento do curativo passivo. A determinação do tempo e da temperatura na oxidação da membrana de CB-5d-K2CO3 estabeleceu uma condição favorável de 6 horas e 55 ºC (denominada CBOx-6-55) para que ocorra a modificação química com NaIO4, proporcionando um grau de oxidação de 50% e preservando as propriedades físico-químicas da membrana de partida. Os efeitos estatísticos da temperatura e do pH no rendimento de imobilização, na atividade recuperada e atividade imobilizada forneceram a condição ótima de imobilização da papaína na CBOx-6-55 a pH 7 e 45 ºC (denominada CBOx-Papaína). Para avaliar a eficiência das membranas suporte, essa condição ótima foi empregada para imobilização da papaína na CB-5d-K2CO3 (denominada CB-Papaína). A CBOx-Papaína (que representa o curativo bioativo avançado) apresentou maior percentual de liberação da enzima do que a CB-Papaína e exibiu propriedades estruturais adequadas para um curativo de pele. Efeitos não citotóxicos sobre células epidérmicas e não hemolíticos foram observados para a membrana. Além do mais, o curativo apresentou propriedade hemostática e baixa adesão celular que são características promissoras quando comparada aos curativos tradicionais (algodão, bandagem e gazes). Portanto, o curativo contendo papaína, desenvolvido a partir da membrana de CB, resultou em um material bioativo com propriedades ideais in vitro para o tratamento de lesões epidérmicas.
Abstract: Dressings are an important segment of the medical and pharmaceutical market that motivates research into biomaterials capable of accelerating the healing process. In this context, bacterial cellulose (BC) is a biopolymer that has promising properties to act as a protective and control dressing on the wound. In addition, chemical modification of its structure may allow the covalent immobilization of enzymes that can actively act on the wound and aid in healing. In this work, BC membranes were used to develop an advanced bioactive papain-containing dressing, which is commonly employed as necrotic tissue debridement agent, capable of accelerating the healing of skin wounds. BC membrane was produced by static cultivation (5, 7 and 10 days of fermentation), purified by alkaline treatment (with NaOH or K2CO3) and oxidized with NaIO4 (reaction time: 6, 16 and 24 hours and temperature: 40 and 55 ºC). In order to optimize conditions for papain immobilization, an experimental design was performed, where the independent variables pH (3 to 7) and temperature (5 to 45 ºC) were evaluated. BC membranes obtained after 5 days of fermentation and purified with K2CO3 solution (called BC-5d-K2CO3) presented the most favorable conditions (higher porosity and surface area) for the development of passive dressing. The determination of BC-5d-K2CO3 membrane oxidation time and temperature established a favorable condition of 6 hours at 55 ºC (called OxBC-6-55) for chemical modification with NaIO4, providing a degree of oxidation of 50% and preserving the physicochemical properties of the starting membrane. The statistical effects of temperature and pH on immobilization yield, recovered activity and immobilized activity provided the optimal condition of papain immobilization on CBOx-6-55 at pH 7 and 45 ºC (called OxBC-Papain). To evaluate the efficiency of the supporting membranes, this optimal condition was used for papain immobilization on CB-5d-K2CO3 (called BC-Papain). OxBC-Papain (which represents the advanced bioactive dressing) showed a higher percentage of enzyme release than BC-Papain and exhibited adequate structural properties for a skin dressing. Non-cytotoxic effects (on epidermal cells) and non-hemolytic effects were observed in relation to membrane. Moreover, the dressing had hemostatic property and low cell adhesion, which are promising characteristics when compared to traditional dressings (cotton, bandages and gauze). Therefore, the dressing containing papain, developed from the BC membrane, resulted in a bioactive material with ideal in vitro properties for the treatment of epidermal lesions.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/55526
metadata.dc.type: Tese
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