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Tipo: Tese
Título: Hidrogéis de colágeno, ácido hialurônico e sulfato de condroitina a partir de resíduos de tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus): uma valorização da indústria do pescado
Autor(es): Alcântara, Lyndervan Oliveira de
Orientador: Souza, Bartolomeu Warlene Silva de
Coorientador: Souza Filho, Men de Sá Moreira de
Palavras-chave: Indústria pesqueira;Subprodutos;Biopolímeros
Data do documento: 2021
Citação: ALCÂNTARA, Lyndervan Oliveira de. Hidrogéis de colágeno, ácido hialurônico e sulfato de condroitina a partir de resíduos de tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus): uma valorização da indústria do pescado. 2021. 119 f. Tese (Doutorado em Biotecnologia de Recursos Naturais) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2021.
Resumo: O Brasil está entre os principais países que se destacam na indústria pesqueira, incluindo a tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus). Por consequência, é um dos maiores geradores de resíduos (~70%), o que acaba gerando impactos ambientais. Os subprodutos do processamento de pescado, os resíduos de tilápia do Nilo em particular, apresentam-se como uma fonte promissora de biomoléculas com ampla aplicabilidade, sendo, portanto, um atrativo potencial na geração de produtos com elevado valor agregado. Visando isto, o presente trabalho teve por finalidade, inicialmente, obter e caracterizar ácido hialurônico (AH) (presente no humor vítreo) a partir de subprodutos do globo ocular da tilápia do Nilo (O. niloticus), uma vez que esse biopolímero possui amplas aplicações nas indústrias cosmética, farmacêutica e médica. Após, o AH extraído (AHE) foi utilizado, juntamente com o colágeno (da pele) e sulfato de condroitina (da espinha), também oriundos de resíduos da tilápia, obtidos a partir de projetos parceiros, com o objetivo de produzir e caracterizar hidrogéis reticulados com N-(3-dimetilaminopropil)-N'-etilcarbodiimida/Nhidroxissuccinimida (EDC/NHS). Diante disso, primeiramente, o AHE foi caracterizado quanto às análises química estrutural, térmica, morfológica e citotóxica. O rendimento obtido no processo enzimático de extração foi de 0,054 mg de AH/g de vítreo. As composições de C, H, N, S e O para o AHE foram de 38,44, 6,08, 2,23, 3,67 e 0%, respectivamente. Os ensaios de eletroforese, FTIR, RMN e HPLC permitiram identificar a molécula de interesse. O biomaterial extraído é de baixa massa molecular (� തതതത ௪ ത= 37 KDa), com estabilidade térmica superior ao AH comercial de Streptococcus equi, além de ter um caráter parcialmente cristalino e possuir estrutura porosa. O ensaio de citocompatibilidade demonstra que o AHE além de não ser citotóxico, também estimula a proliferação celular. Já os hidrogéis foram caracterizados pelas análises de FTIR, TGA, DSC, grau de reticulação (ensaio TNBS), difração de raios-X, MEV, citotoxicidade em células de fibroblastos (L929) e queratinócitos (HaCat). As análises de grau de reticulação, FTIR, TGA, DSC e DRX permitiram confirmar a formação de estruturas reticuladas nos hidrogéis produzidos com EDC/NHS. A análise de MEV permitiu identificar a presença de regiões de poros com diâmetros adequados para serem empregados como biocurativos. Já o ensaio de citotoxicidade dos hidrogéis em linhagens celulares de fibroblastos (L929) e queratinócitos (HaCat) revelam um elevado potencial na aplicação dosbiomateriais produzidos como biocurativos. Logo, tanto o AHE quanto os hidrogéis produzidos a partir da reticulação com EDC/NHS dessa fonte de resíduo constituem novas alternativas biotecnológicas com qualidade adequada para amplas aplicações biomédicas.
Abstract: Brazil is among the main countries that stand out in the fishing industry, including Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Consequently, it is one of the largest generators of waste (~70%), which ends up generating environmental impacts. The by-products of fish processing, Nile tilapia waste in particular, are a promising source of biomolecules with wide applicability, being, therefore, a potential attraction in the generation of products with high added value. Aiming at this, the present work aimed, initially, to obtain and characterize hyaluronic acid (HA) (present in the vitreous humor) from by-products of the eyeball of Nile tilapia (O. niloticus), since this biopolymer has wide applications in the cosmetic, pharmaceutical and medical industries. Afterwards, HA extracted (HAE) was used together with collagen (from the skin) and chondroitin sulfate (from the spine), also from tilapia residues, obtained from partner projects, with the objective of producing and characterizing hydrogels cross-linked with N-(3-dimethylaminopropyl)-N'-ethylcarbodiimide/N-hydroxysuccini mide (EDC/NHS). Therefore, first, the HAE was characterized in terms of structural chemical, thermal, morphological and cytotoxic analyses. The yield obtained in the enzymatic extraction process was 0.054 mg of AH/g of vitreous. The compositions of C, H, N, S and O for HAE were 38.44, 6.08, 2.23, 3.67 and 0%, respectively. The electrophoresis, FTIR, NMR and HPLC assays allowed the identification of the molecule of interest. The biomaterial extracted is of low molecular mass (� തതതത ௪ ത= 37 KDa), with thermal stability superior to commercial HA from Streptococcus equi, in addition to having a partially crystalline character and having a porous structure. The cytocompatibility assay demonstrates that HAE, in addition to not being cytotoxic, also stimulates cell proliferation. The hydrogels were characterized by the analysis of FTIR, TGA, DSC, crosslinking degree (TNBS assay), X-ray diffraction, SEM, cytotoxicity in fibroblast cells (L929) and keratinocytes (HaCat). Analyzes of crosslinking degree, FTIR, TGA, DSC and XRD confirmed the formation of crosslinked structures in hydrogels produced with EDC/NHS. The SEM analysis allowed us to identify the presence of pore regions with adequate diameters to be used as biocuratives. The cytotoxicity assay of the hydrogels in fibroblast cell lines (L929) and keratinocytes (HaCat) reveals a high potential in the application of biomaterials produced as biocuratives. Therefore, both the HAE and the hydrogelsproduced from crosslinking this waste source with EDC/NHS constitute new biotechnological alternatives with adequate quality for broad biomedical applications.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/64781
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