Bioimpressão 3d de hidrogéis baseados em alginato de cálcio/curcuma longa L. para futuras aplicações biomédicas

Abstract

O polissacarídeo alginato de sódio é amplamente utilizado por sua capacidade de formar hidrogéis na presença de íons cálcio, possuindo a capacidade de retenção de líquidos de diferentes características. Paralelamente, a Curcuma Longa L. (CR) é conhecida por suas propriedades anti-inflamatórias, antioxidantes e antimicrobianas. Considerando esses conceitos, o presente estudo teve como objetivo desenvolver um hidrogel a partir da combinação de alginato de cálcio (AC) e CR por meio da bioimpressão de hidrogel 3D. As amostras foram caracterizadas quanto às suas propriedades estruturais, espectroscópicas, morfológicas, hidrofílicas, térmicas e biológicas. Os resultados indicaram que a adição de CR influenciou na morfologia, a estabilidade térmica e a estrutura química do alginato. A análise de viabilidade celular mostrou que concentrações de até 0,5% m/v de CR obtiveram uma viabilidade celular de ± 50%. Enquanto 1,0% m/v de CR causou citotoxicidade, reduzindo a viabilidade celular para cerca de ± 35%. Além disso, os hidrogéis com 1,0% m/v de CR apresentaram atividade antibacteriana contra Staphylococcus aureus, com halos de inibição de até 12,67 mm. A análise da liberação da CR em meio aquoso revelou que a amostra de 0,1% m/v é melhor para liberações rápidas contendo maior teor de CR, enquanto a amostra de 0,5% m/v é ideal para liberações controladas e graduais, com menor quantidade de ativo. Os resultados sugerem que os hidrogéis bioimpressos de AC/CR possuem potencial para uso como curativos avançados, combinando capacidade de intumescimento, estabilidade térmica e liberação sustentada de CR para otimizar a cicatrização de feridas. Entretanto, estudos futuros devem focar na otimização da concentração de CR para equilibrar a ação antimicrobiana e a biocompatibilidade celular, bem como na avaliação do desempenho do material em condições simuladas de feridas crônicas.

Sodium alginate polysaccharide is widely used for its ability to form hydrogels in the presence of calcium ions, possessing a potential retention of liquids with different characteristics. At the same time, Curcuma Longa L. (CR) is known for its anti-inflammatory, antioxidant and antimicrobial properties. Considering these concepts, the present study aimed to develop a hydrogel from the combination of calcium alginate (CA) and CR through 3D hydrogel bioprinting. The samples were characterized for their structural, spectroscopic, morphological, hydrophilic, thermal and biological properties. The results indicated that the addition of CR influenced the morphology, thermal stability and chemical structure of alginate. The cell viability analysis showed that concentrations of up to 0.5% m/v CR obtained a cell viability of 50%, while 1.0% m/v caused cytotoxicity, reducing cell viability to about 35%. In addition, the hydrogels with 1.0% m/v of CR showed antibacterial activity against Staphylococcus aureus, with inhibition halos up to 12.67 mm. The analysis of CR release in aqueous medium revealed that the sample of 0.1% m/v is better for rapid and concentrated releases, while the sample of 0.5% m/v is ideal for controlled and gradual releases with less amount of active. The results suggest that AC/CR bioprinted hydrogels have potential for use as advanced dressings, combining swelling capacity, thermal stability and sustained release of CR to optimize wound healing. However, future studies should focus on the optimization of CR concentration to balance antimicrobial action and cellular biocompatibility, as well as on the evaluation of material performance in simulated conditions of chronic wounds.