Desenvolvimento de tintas à base de hidrogéis biocompatíveis contendo nanopartículas à base de zinco para impressão 3D
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Data
Autores
Orientador
Favorin, Leila Aparecida Chiavacci 
Coorientador
Chorilli, Marlus
Pós-graduação
Ciências Farmacêuticas - FCF
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (português)
A impressão 3D tem se destacado na área biomédica pela sua capacidade de produzir dispositivos personalizados, como implantes, próteses e sistemas de liberação controlada de fármacos. Entre os materiais utilizados, as tintas podem ser compostas por polímeros naturais e sintéticos, biomoléculas e células e desempenham um papel essencial na fabricação de estruturas biocompatíveis para aplicações médicas e farmacêuticas. No Laboratório de Ciências dos Materiais Aplicadas à Farmácia (CMAF) da Faculdade de Ciências Farmacêuticas da UNESP, campus de Araraquara, foram desenvolvidas tintas biocompatíveis à base de hidrogéis e nanopartículas de zinco (Zn), com propriedades antimicrobianas para possíveis aplicações em adesivos orais, como por exemplo para o tratamento de mucosites induzidas por quimioterapia e radioterapia. As nanopartículas de óxido de zinco (ZnO) e sulfeto de zinco (ZnS) foram incorporadas em diferentes hidrogéis termoresponsíveis, como alginato, gelatina, polietilenoglicol 400 (PEG 400), polietilenoglicol 4000 (PEG 4000) e poloxamer 407 (P407), visando otimizar suas propriedades estruturais e terapêuticas. Os resultados indicaram que as formulações à base de P407 não apresentaram desempenho adequado, devido à dificuldade de manutenção da forma e à perda de integridade estrutural após a secagem. Em contrapartida, formulações contendo alginato e gelatina em concentrações otimizadas demonstraram excelente estabilidade reológica e estrutural, permitindo impressões 3D bem definidas e com boa integridade pós-secagem. Análises estatísticas (ANOVA) confirmaram que a composição do hidrogel e o tempo de secagem influenciam significativamente a estabilidade dos adesivos. As formulações contendo PEG 400 e PEG 4000, combinadas com alginato, gelatina e quitosana, foram as que apresentaram melhor desempenho mecânico, bioadesivo e antimicrobiano, especialmente quando enriquecidas com NPs de ZnO e ZnS. Em particular, as formulações A1G1Q0 e A1G1Q1 se destacaram pela resistência estrutural e potencial de aplicação como adesivos orais em terapias tópicas. A combinação otimizada dos polímeros e aditivos pode possibilitar o desenvolvimento de sistemas de liberação controlada, permitindo um ajuste anatômico preciso à cavidade bucal do paciente e promover maior conforto e eficácia terapêutica.
Resumo (inglês)
3D printing has stood out in the biomedical field for its ability to produce personalized devices, such as implants, prostheses, and controlled drug delivery systems. Among the materials used, inks can be composed of natural and synthetic polymers, biomolecules, and cells, playing an essential role in the fabrication of biocompatible structures for medical and pharmaceutical applications. At the Laboratory of Applied Materials Science for Pharmacy (CMAF) of the School of Pharmaceutical Sciences at UNESP, Araraquara campus, biocompatible inks based on hydrogels and zinc (Zn) nanoparticles with antimicrobial properties were developed for potential applications in oral adhesives, such as for the treatment of chemotherapy- and radiotherapy-induced mucositis. Zinc oxide (ZnO) and zinc sulfide (ZnS) nanoparticles were incorporated into different thermoresponsive hydrogels, such as alginate, gelatin, polyethylene glycol 400 (PEG 400), polyethylene glycol 4000 (PEG 4000), and poloxamer 407 (P407), aiming to optimize their structural and therapeutic properties. The results indicated that P407-based formulations did not exhibit adequate performance due to difficulties in maintaining shape and loss of structural integrity after drying. In contrast, formulations containing alginate and gelatin at optimized concentrations demonstrated excellent rheological and structural stability, allowing well-defined 3D prints with good integrity after drying. Statistical analyses (ANOVA) confirmed that hydrogel composition and drying time significantly influence the stability of the adhesives. Formulations containing PEG 400 and PEG 4000, combined with alginate, gelatin, and chitosan, exhibited the best mechanical, bioadhesive, and antimicrobial performance, especially when enriched with ZnO and ZnS NPs. In particular, the A1G1Q0 and A1G1Q1 formulations stood out for their structural resistance and potential application as oral adhesives in topical therapies. The optimized combination of polymers and additives may enable the development of controlled-release systems, allowing for a precise anatomical fit to the patient's oral cavity and promoting greater comfort and therapeutic efficacy.
Resumo (espanhol)
La impresión 3D ha destacado en el ámbito biomédico por su capacidad para producir dispositivos personalizados, como implantes, prótesis y sistemas de liberación controlada de fármacos. Entre los materiales utilizados, las tintas pueden estar compuestas por polímeros naturales y sintéticos, biomoléculas y células, desempeñando un papel esencial en la fabricación de estructuras biocompatibles para aplicaciones médicas y farmacéuticas. En el Laboratorio de Ciencias de Materiales Aplicadas a la Farmacia (CMAF) de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de la UNESP, campus de Araraquara, se desarrollaron tintas biocompatibles a base de hidrogeles y nanopartículas de zinc (Zn) con propiedades antimicrobianas para posibles aplicaciones en adhesivos orales, como en el tratamiento de mucositis inducida por quimioterapia y radioterapia. Las nanopartículas de óxido de zinc (ZnO) y sulfuro de zinc (ZnS) se incorporaron en diferentes hidrogeles termorresponsivos, como alginato, gelatina, polietilenglicol 400 (PEG 400), polietilenglicol 4000 (PEG 4000) y poloxámero 407 (P407), con el objetivo de optimizar sus propiedades estructurales y terapéuticas. Los resultados indicaron que las formulaciones a base de P407 no presentaron un desempeño adecuado debido a la dificultad para mantener la forma y la pérdida de integridad estructural después del secado. En contraste, las formulaciones que contenían alginato y gelatina en concentraciones optimizadas demostraron una excelente estabilidad reológica y estructural, permitiendo impresiones 3D bien definidas y con buena integridad después del secado. Los análisis estadísticos (ANOVA) confirmaron que la composición del hidrogel y el tiempo de secado influyen significativamente en la estabilidad de los adhesivos. Las formulaciones que contenían PEG 400 y PEG 4000, combinadas con alginato, gelatina y quitina, presentaron el mejor rendimiento mecánico, bioadhesivo y antimicrobiano, especialmente cuando se enriquecieron con nanopartículas de ZnO y ZnS. En particular, las formulaciones A1G1Q0 y A1G1Q1 se destacaron por su resistencia estructural y su potencial aplicación como adhesivos orales en terapias tópicas. La combinación optimizada de polímeros y aditivos podría permitir el desarrollo de sistemas de liberación controlada, permitiendo un ajuste anatómico preciso a la cavidad bucal del paciente y promoviendo un mayor confort y eficacia terapéutica.
Descrição
Palavras-chave
zinco, polímeros, impressão 3D, hidrogéis, adesivos teciduais, zinc, polymers, 3D printing, hydrogels, tissue adhesives, zinc, polímeros, impresión 3D, hidrogeles, adhesivos tisulares
Idioma
Português
Citação
FREITAS, NATÁLIA G. Desenvolvimento de tintas à base de hidrogéis biocompatíveis contendo nanopartículas à base de zinco para impressão 3D. Orientadora: Leila Aparecida Chiavacci Favorin. 2025. 227 p. Dissertação (Mestrado em Ciências Farmacêuticas) - Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Universidade Estadual
Paulista (UNESP), Araraquara, 2025.
