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Tipo: Tese
Título: Injectable hydrogel based on natural polymers for drug delivery and tissue engineering applications
Título(s) alternativo(s): Hidrogel injetável a base de polímeros naturais para aplicações em liberação de fármaco e engenharia de tecido
Autor(es): Moreira Filho, Raimundo Nonato Fernandes
Orientador: Andrade, Judith Pessoa Feitosa de
Coorientador: Vieira, Rodrigo Silveira
Palavras-chave em português: Biomateriais;Hidrogéis;Polímeros;Quitosana
Palavras-chave em inglês: Biomaterials;Polymers;Hydrogels;Chitosan
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Data do documento: 2024
Citação: MOREIRA FILHO, Raimundo Nonato Fernandes. Injectable hydrogel based on natural polymers for drug delivery and tissue engineering. 2024. Tese (Doutorado em Química) – Programa de Pós-Graduação em Química, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Resumo: Hidrogéis injetáveis emergem como materiais promissores na biomedicina, devido às suas propriedades únicas, como alto teor de água e semelhança estrutural com a matriz extracelular, além da capacidade de serem aplicados in situ, otimizando tratamentos médicos. Nos últimos anos, o desenvolvimento de hidrogéis baseados em polímeros naturais tem ganhado destaque, impulsionado pela busca por materiais mais biocompatíveis e funcionais. Neste contexto, o presente trabalho investigou o potencial de um hidrogel injetável baseado em quitosana e goma guar, ambos modificados quimicamente para melhorar suas propriedades funcionais. Foram avaliadas diferentes formulações de hidrogéis compostos por N-succinil quitosana (NSQ) e goma guar oxidada (GGOx) para aplicações biomédicas específicas. Os sistemas foram caracterizados detalhadamente quanto às suas propriedades químicas, físicas e morfológicas. Inicialmente, estudou-se o impacto da reticulação devido a variação dos grupos funcionais entre as macromoléculas na biodegradabilidade e biocompatibilidade. Posteriormente, lidocaína foi incorporada na formulação mais promissora (75:25 NSC:GMOx) para a liberação controlada do fármaco, visando o desenvolvimento de um sistema eficaz para alívio de dores em pacientes no pós-operatório de cirurgias musculoesqueléticas, com resultados que demonstraram uma liberação prolongada de lidocaína. Por fim, uma terceira formulação com nanofibras de celulose bacteriana (NCB) incorporadas ao hidrogel NSQ/GGOx objetivando melhorar suas propriedades mecânicas para aplicações em engenharia de tecidos foi explorada. Ensaios de intumescimento, reologia e estresse-relaxamento demonstraram uma melhoria significativa na estabilidade e nas propriedades mecânicas do novo material. Todos resultados indicaram o grande potencial dos hidrogéis de NSQ/GGOx para uma ampla gama de aplicações biomédicas, especialmente na liberação controlada de fármacos e na engenharia de tecidos.
Abstract: Injectable hydrogels have emerged as promising materials in biomedicine due to their unique properties, such as high-water content and similarity to the extracellular matrix, along with the advantage of in situ application via syringes, which optimizes treatment. In recent years, research has intensified in the pursuit of developing and enhancing polymeric materials suitable for injectable hydrogels, with a focus on natural polymers. In this context, the present work explored the potential of an injectable hydrogel based on chitosan and guar gum, both chemically modified. Different formulations of hydrogels composed of N-succinyl chitosan (NSC) and oxidized guar gum (OxGG) were evaluated for specific biomedical applications. All systems were extensively characterized in terms of chemical, physical, and morphological aspects. Initially, the impact of cross-linking concentration between the macromolecules on the material's properties was studied, focusing on biodegradability and biocompatibility. Subsequently, lidocaine was incorporated into the most promising formulation to investigate controlled drug release, aiming to develop an effective system for pain relief in patients after musculoskeletal surgeries, with results demonstrating prolonged lidocaine release. Finally, to enhance the mechanical properties of the hydrogel composed of NSC and OxGG for tissue engineering applications, bacterial cellulose nanofibers (BCF) were added to the formulation, which, through rheological and compressibility tests, showed significant improvement in the material's stability and mechanical properties. The results demonstrated the high potential of this system for various biomedical applications, especially in drug delivery and tissue engineering.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/83487
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0000-0002-6678-187X
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/5992367465583842
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0002-4466-0452
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/5607366782144472
ORCID do Coorientador: https://orcid.org/0000-0003-4569-9655
Currículo Lattes do Coorientador: http://lattes.cnpq.br/8635194231800099
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
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