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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/85983| Tipo: | Tese |
| Título: | Hidrogel de colágeno e Ca10(PO4)6(OH)2 provenientes de tilápia do nilo e associados a Fe3O4@bPEI para aplicação em enxerto ósseo xenógeno |
| Autor(es): | Câmara, Gabriela Ibiapina Figueiredo |
| Orientador: | Fechine, Pierre Basílio Almeida |
| Coorientador: | Souza Filho, Men de Sá Moreira de |
| Palavras-chave em português: | Colágeno;Tilápia do Nilo;Magnetita;Hidrogel |
| Palavras-chave em inglês: | Collagen;Nile tilapia;Magnetite;Hydrogel |
| CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
| Data do documento: | 2022 |
| Citação: | CÂMARA, Gabriela Ibiapina Figueiredo. Hidrogel de colágeno e Ca10(PO4)6(OH)2 provenientes de tilápia do nilo e associados a Fe3O4@bPEI para aplicação em enxerto ósseo xenógeno. 2026. 89 f. Tese (Doutorado em Química) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022. |
| Resumo: | O desenvolvimento de novos produtos com alto valor agregado, a partir de matérias-primas provenientes dos resíduos do processamento do pescado abre possibilidades para o avanço sustentável do setor. Neste trabalho, peles de Tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus) foram utilizadas como matéria-prima para obtenção de colágeno, possibilitando o desenvolvimento de um hidrogel de matriz colagenosa, associado com hidroxiapatita e incorporado com nanopartículas magnéticas (Fe3O4, magnetita) funcionalizadas. O colágeno foi extraído por via enzimática (pepsina) a partir das peles pré-tratadas. A hidroxiapatita (HA) usada neste trabalho foi obtida a partir das escamas de Tilápia do Nilo. A magnetita foi sintetizada em única etapa, a partir de soluções de íons Fe2+ e Fe3+, e funcionalizada com polietilenamina ramificada (bPEI). Os hidrogéis foram preparados por reticulação UV-Riboflavina, considerando uma proporção de colágeno e HA de 4:1 (m/m), com 0,5%, 1,0%, 1,5% e 3,0% (m/v) de magnetita funcionalizada (Fe3O4@bPEI), totalizando quatro amostras: Col+HA+Fe3O4@bPEI_0,5%, Col+HA+Fe3O4@bPEI_1,0%, Col+HA+Fe3O4@bPEI_1,5% e Col+HA+Fe3O4@bPEI_3,0%. O colágeno, a magnetita funcionalizada e os hidrogéis foram caracterizados para determinar suas propriedades químicas, físicas e biológicas. A integridade da tripla hélice do colágeno foi preservada após a extração, apresentando, microscopicamente, uma morfologia microfibrilar adequada para sua utilização como matriz para produção dos hidrogéis. O comportamento superparamagnético das partículas de Fe3O4@bPEI foi satisfatório para aplicações biomédicas, sem histerese e com aumento de temperatura (hipertermia), quando submetidas a um campo magnético externo. A matriz colagenosa apresentou uma estrutura porosa, com a HA recobrindo a superfície das microfibrilas de colágeno. As partículas de Fe3O4@bPEI foram associadas com sucesso a matriz de colágeno e HA, se obtendo hidrogéis com estrutura sólida e consistente. Os ensaios de viabilidade celular dos hidrogéis não mostraram efeitos citotóxicos para fibroblastos (linhagem L929), com viabilidade celular acima de 70%. Para os osteoblastos (linhagem MC3T3) foi observada viabilidade celular acima de 70% apenas para as amostras com menor concentração de Fe3O4@bPEI. Dentre as amostras propostas, o hidrogel Col+HA+Fe3O4@bPEI_1,0% apresentou resultados de citocompatibilidade mais adequados, com potencial de aplicação para atuar como um enxerto ósseo xenógeno, no qual tanto auxiliará no processo de regeneração óssea, quanto na hipertermia local para impedir o crescimento ou destruir células cancerígenas. |
| Abstract: | The development of new products with high added value based on raw materials derived from fish processing residues opens possibilities for the sustainable advancement of the sector. In this work, the skins of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) were used as raw material to obtain collagen, enabling the development of a collagenous matrix hydrogel associated with hydroxyapatite and incorporated with functionalized magnetic nanoparticles (Fe3O4, magnetite). Collagen was enzymatically extracted (pepsin) from pre-treated skins. The hydroxyapatite (HAp) used in this work was obtained from Nile tilapia scales. Magnetite was synthesized in a single step from solutions of Fe2+ and Fe3+ ions and functionalized with branched polyethyleneimine (bPEI). The hydrogels were prepared by UV-Riboflavin crosslinking, considering a collagen and HAp ratio of 4:1 (w/w), with 0.5%, 1.0%, 1.5% and 3.0% (w/v) of functionalized magnetite (Fe3O4@bPEI), totaling four samples: Col+HA+Fe3O4@bPEI_0.5%, Col+HA+Fe3O4@bPEI_1.0%, Col+HA+Fe3O4@bPEI_1.5%, and Col+ HA+Fe3O4@bPEI_3.0%. Collagen, functionalized magnetite, and hydrogels were characterized to determine their chemical, physical, and biological properties. The integrity of the triple helix of collagen was preserved after extraction, presenting, microscopically, a microfibrillar morphology suitable for its use as a matrix to produce hydrogels. The superparamagnetic behavior of Fe3O4@bPEI particles was satisfactory for biomedical applications, without hysteresis and with temperature increase (hyperthermia), when subjected to an external magnetic field. The collagenous matrix presented a porous structure, with the HA covering the surface of the collagen microfibrils. The Fe3O4@bPEI particles were successfully associated with the collagen and HAp matrix, obtaining hydrogels with a solid and consistent structure. Cell viability assays of the hydrogels did not show cytotoxic effects on fibroblasts (L929 cell line), with cell viability above 70%. For osteoblasts (MC3T3 cell line), cell viability above 70% was observed only for samples with a lower concentration of Fe3O4@bPEI. Among the proposed samples, the Col+HA+Fe3O4@bPEI_1.0% hydrogel showed more adequate cytocompatibility results, with potential application to act as a xenogeneic bone graft, which will both help in the bone regeneration process and in local hyperthermia to stop the growth or destroy cancer cells. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/85983 |
| ORCID do(s) Autor(es): | https://orcid.org/0000-0001-8349-682X |
| Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/8620021911242024 |
| ORCID do Orientador: | https://orcid.org/0000-0002-7822-2354 |
| Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/1184349463710551 |
| Currículo Lattes do Coorientador: | http://lattes.cnpq.br/4768901375579199 |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | DQAFQ - Teses defendidas na UFC |
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