Desenvolvimento e caracterização tromboelastrográfica de novos agentes hemostáticos baseados em Pectinas com potencial para aplicações em uso cirúrgico e odontológico visando tratamento anti-hemorrágico
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Data
2022-04-28
Autores
Orientador
Nery, José Geraldo 
Coorientador
Pós-graduação
Biofísica Molecular - IBILCE
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
Apesar dos avanços na intervenção médica, as complicações hemorrágicas continuam a ser uma das principais causas de morte em todo o mundo. Assim, o desenvolvimento de métodos eficazes para o tratamento de hemorragias descontroladas tornou-se uma das prioridades em vários centros de pesquisa médica. Por definição um agente hemostático ideal deve ter a capacidade de interromper o sangramento arterial e venoso, estar disponível para uso imediato, ser funcional e de fácil aplicação, leve, durável, estável e, seguro e de baixo custo. Atualmente existem no mercado agentes hemostáticos feitos à base de materiais inorgânicos e orgânicos, ou mesmo compósitos. Entre os materiais orgânicos destaca-se o grupo de agentes hemostáticos elaborados a partir de biopolímeros naturais tais como quitosana e celulose. O conjunto de certas características inerentes à esses biopolímeros tais como o tamanho de suas cadeias moleculares, a possibilidade e facilidade de modulação da densidade de cargas dessas cadeias, controle do grau de cristalinidade, da área superficial externa, do grau de hidrofobicidade/hidrofobicidade, e biocompatibilidade favorecem o seu uso como matéria-prima para a produção de agentes hemostáticos tópicos. Embora, os biopolímeros quitosana, celulose, e alginato tenham encontrados aplicações como agentes hemostáticos não híbridos, o mesmo não ocorre com um outro biopolímeros abundante na biomassa brasileira: a pectina. Os esforços dessa pesquisa de doutorado foram voltados ao desenvolvimento de vários agentes hemostáticos à base de pectinas na forma de hidrogeis reticulados com íons de cálcio (Ca2+) e polietilenoglicol, resultando em 4 diferentes tipos de agentes hemostáticos denominados de PEC-PEG, PEC-PEG-Ca-0.5, PEC-PEG-Ca-3.0, PEC-PEG-Ca-5.0 . Os agentes hemostáticos poliméricos foram caracterizados por técnica de Difração de raios-x (DRX), Espectroscopia no infravermelho (FT-IR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), Ressonância Magnética Nuclear no Estado Solido ( NMR-MAS), Espectroscopia por dispersão de energia (EDS) evidenciando as ligações cruzadas (crosslinked) entre as unidades de acido D-galacturônico da pectina e os cátions de cálcio, resultando na estrutura denominada de “ egg-box”. O potencial hemostático dos filmes de pectina PEC-PEG, PEC-PEG-Ca-0.5, PEC-PEG-Ca-1.5, PEC-PEG-Ca-3.0, PEC-PEG-Ca-5.0 foram estudados in vitro usando sangue humano e sangue de carneiro (Santa Inês Ovis aires) através de ensaios tromboelastograficos. As principais parâmetros tromboelastograficos estudados foram : a) parâmetro R que é o tempo de reação para de formação de um coágulo de com tamanho de aproximadamente 2 mm, que caracteriza o início da produção de fibrina, b) o parâmetro K que é o tempo de formação de um coágulo firme de 20 mm e a taxa de geração de trombina e a conversão de fibrinogênio em fibrina, c) o parâmetro ou ângulo α (alfa): que é a inclinação entre os parâmetros R e K, representando a taxa de geração de trombina e a conversão de fibrinogênio em fibrina, demonstrando a rapidez ou cinética de formação de fibrina, ou de um coágulo sólido d) o parâmetro MA que descreve a propriedade elástica da fibrina formada e adesão plaquetária. Os valores de R, K e MA obtidos para os materiais PEC-PEG, PEC-PEG-Ca-0.5, PEC-PEG-Ca-3.0, PEC-PEG-Ca-5.0. Os agentes hemostáticos que mais se destacaram em comparação com os demais agentes hemostáticos foram os materiais PEC-PEG-Ca-3.0 e PEC-PEG-Ca-5.0 apresentaram valores para o parâmetro R entre 5.1- 6.9 min, e parâmetro MA entre 59-62 mm. Estes valores estão de acordo com valores relatados para agentes hemostáticos a base de quitosana, agentes hemostáticos compósitos (quitosana-zeolitas, pectina-alginatos) e agentes hemostáticos inorgânicos como zeólita Faujasita (FAU) e zeólita A (LTA). No decorrer deste estudo foi observado um “swelling effect” não homogêneo para todos os materiais relatados neste estudo e foi estudado com mais detalhes para a amostra PEC-PEG-5. Neste caso, foi observado que a estabilidade morfológica dos filmes reticulados com cátions Ca2+, induz os filmes a voltarem a sua forma morfológica original após um certo tempo, o que leva a conclusão que o aumento da viscosidade ao longo da linha simétrica dos filmes aumenta o fator de absorção e, portanto, a ação hemostática do materiais PEC-PEG-Ca-0.5, PEC-PEG-Ca-3.0, PEC-PEG-Ca-5.0.
Resumo (inglês)
Despite advances in medical intervention, bleeding complications remain a leading cause of death worldwide. Thus, the development of effective methods for the treatment of uncontrolled bleeding has become one of the priorities in several medical research centers. By definition, an ideal hemostatic agent must have the ability to stop arterial and venous bleeding, be available for immediate use, be functional and easy to apply, lightweight, durable, stable, and safe and inexpensive. Currently, there are hemostatic agents on the market made from inorganic and organic materials, or even composites. Among the organic materials, the group of hemostatic agents made from natural biopolymers such as chitosan and cellulose stands out. The set of certain characteristics inherent to these biopolymers such as the size of their molecular chains, the possibility and ease of modulation of the charge density of their chains, control of the degree of crystallinity, the external surface area, the degree of hydrophobicity/hydrophobicity, and biocompatibility favor its use as a raw material for the production of topical hemostatic agents. Although chitosan, cellulose, and alginate biopolymers have found applications as non-hybrid hemostatic agents, the same does not occur with another abundant biopolymer in Brazilian biomass: pectin. The efforts of this doctoral research were focused on the development of several hemostatic agents based on pectins in the form of hydrogels crosslinked with calcium ions (Ca2+) and polyethylene glycol. These efforts had lead to the syntheses of 4 different types of hemostatic agents herein named PEC-PEG, PEC-PEG -Ca-0.5, PEC-PEG-Ca3.0, PEC-PEG-Ca-5.0. These polymeric hemostatic agents were characterized by X-ray Diffraction (XRD), Infrared Spectroscopy (FT-IR), Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermal Gravimetric Analysis (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Solid State Nuclear Magnetic Resonance (NMR-MAS), Energy Dispersion Spectroscopy (EDS), clearly showing the crosslinked links between the D-galacturonic acid units of pectin and the calcium cations, which has resulted in a molecular structure named “egg” -box”. The hemostatic potential of PEC-PEG, PEC-PEG-Ca-0.5, PEC-PEG-Ca-3.0, PEC-PEGCa-5.0 pectin films were studied in vitro using human blood and sheep blood (Santa Inês Ovis aires) through thromboelastographic assays. The main thromboelastographic parameters studied were: a) parameter R, which is the reaction time for the formation of a clot with a size of approximately 2 mm, which characterizes the beginning of fibrin production, b) the parameter K, which is the time of formation of a 20 mm firm clot and the rate of thrombin generation and the conversion of fibrinogen to fibrin, c) the parameter or angle α (alpha): which is the slope between the R and K parameters, representing the generation rate of thrombin and the conversion of fibrinogen to fibrin, demonstrating the rapidity or kinetics of fibrin formation, or a solid clot d) the MA parameter that describes the elastic property of the fibrin formed and platelet adhesion. The R, K and MA values obtained for the materials PEC-PEG, PEC-PEG-Ca-0.5, PECPEG-Ca-3.0, PEC-PEG-Ca-5.0. The hemostatic agents that were most outstanding in comparison with the other hemostatic agents were the materials PEC-PEG-Ca-3.0 and PEC-PEG-Ca-5.0 which have presented values for the parameter R between 5.1- 6.9 min, and parameter MA between 59- 62 mm. These values are in agreement with reported values for chitosan-based hemostatic agents, composite hemostatic agents (chitosanzeolites, pectin-alginates) and inorganic hemostatic agents such as Faujasite zeolite (FAU) and zeolite A (LTA). During this study, a non-homogeneous swelling effect was observed for all materials reported in this study and it was studied in more detail for the PEC-PEG-5 sample. In this case, it was observed that the morphological stability of the films crosslinked with Ca2+ cations, induces the films to return to their original morphological shape after a certain time, which leads to the conclusion that the increase in viscosity along the symmetrical line of the films increases the absorption factor and, therefore, the hemostatic action of the materials PEC-PEG-Ca-0.5, PEC-PEG-Ca-3.0, PEC-PEG-Ca-5.0.
Descrição
Palavras-chave
Idioma
Português