Membranas nanocompósitas de PGS/CaP/AgNPs para regeneração tecidual - Gomes Neto, João de Freitas [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024)
O número crescente de defeitos ósseos causados por traumas, patologias, defeitos congênitos e envelhecimento da população infere no uso de substitutos ósseo para a regeneração de tecidos. Neste contexto, esta pesquisa tem como hipótese aliar as características elastômeras do polímero poli (glicerol sebacato) (PGS), à bioatividade conferida por fosfatos de cálcio (CaP) de interesse biológico auxiliando a cicatrização e remodelação de tecidos danificados ou perdidos, a incorporação de nanopartículas de prata (AgNPs), obtidas por síntese biogênica, objetivando aliar propriedades terapêuticas antinflamatórias e antimicrobiana. O PGS é sintetizado a partir de ácido sebácico e glicerol (1:1) por aquecimento em micro-ondas, e seguida pela etapa de cura à 150 °C por 24 horas. A deposição da fase inorgânica a base de fosfatos de cálcio na matriz orgânica foi conduzida por método biomimético a partir de solução de simulação de fluidos corporais (SBF, do inglês Simulated Body Fluid) sob três diferentes condições de composições iônicas. As AgNPs foram sintetizadas por rota verde, a partir do extrato de própolis vermelha e, então, incorporadas nas membranas por dois processos diferentes (1) imersão e (2) evaporação de solvente. As amostras PGS controle, PGS/CaP, PGS/AgNPs e PGS/CaP/AgNPs foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia na região do infravermelho médio com reflectância total atenuada (ATR-FTIR), grau de intumescimento, degradação hidrolítica e ensaios biológicos por método indireto. As amostras PGS controle e PGS/CaP foram submetidas a ensaios mecânicos de compressão e calorimetria exploratória diferencial (DSC). As amostras PGS controle e PGS/SBF0 foram submetidas a análises de termogravimetria (TGa). As AgNPs foram caracterizadas por UV-vis e espalhamento dinâmico de luz (DLS). As amostras PGS/AgNPs e PGS/CaP/AgNPs foram submetidas a ensaios de liberação in vitro a fim de quantificar a liberação de AgNPs. A padronização da síntese do PGS assistida micro-ondas possibilitou redução de tempo nas etapas de pré-polimerização e cura quando comparada ao método convencional de policondensação sob pressão reduzida (24 ou 48h) seguido por cura do material até 96h. Os resultados macrovisuais das membranas densa e esponjas apresentaram característica consistente para a aplicação em tecido ósseo, sendo a membrana esponja altamente porosa, mimetizando a fase esponja do tecido, e a membrana densa possui uma flexibilidade atraente para a aplicação. Os resultados de MEV indicam a reticulação do material obtida com sucesso, juntamente com a deposição de CaP sobre a superfícies da membrana, essas fases que podem estar mistas graças a solução SBF. As caracterizações referentes a composição química do PGS realizadas por ATR-FTIR apresentam bandas características do processo de polimerização do material, sendo possível observar seus deslocamentos, e apresentam bandas características de CaP, comprovando novamente a deposição sobre as membranas. Os testes de intumescimento e degradação hidrolítica apresentam que o material possui uma característica hidrofóbica, passando para hidrofílica com a presença de poros, e que seu índice de degradação está satisfatório para o nível de reticulação do material apresentado pela literatura. Os resultados de ensaios de compressão indicam que o PGS possui um nível de resistência, porém não tanto quando comparado a outros polímeros utilizados em regeneração óssea. Os testes de DSC e TGa apresentam o comportamento térmico do material, mostrando que ele sofre transição vítrea e se degrada acima de 400 °C. Os ensaios biológicos indicam que o material possui biocompatibilidade, porém precisa de tratamentos para correção de pH. Os testes de liberação de AgNPs indicam que possui perspectivas de cinética de liberação. Sendo assim, o PGS é um bom candidato para regeneração óssea, com as devidas incorporações de CaP e AgNPs.

The increasing number of bone defects caused by traumas, pathologies, congenital defects, and aging of the population necessitates the use of bone substitutes for tissue regeneration. In this context, this research hypothesizes combining the elastomeric characteristics of the polymer poly (glycerol sebacate) (PGS) with the bioactivity conferred by calcium phosphate (CaP) of biological interest, aiding in the healing and remodeling of damaged or lost tissues. The incorporation of silver nanoparticles (AgNPs), obtained through biogenic synthesis, aims to combine anti-inflammatory and antimicrobial therapeutic properties. PGS is synthesized from sebacic acid and glycerol (1:1) by microwave heating, followed by curing at 150 °C for 24 hours. The deposition of the inorganic phase based on calcium phosphates in the organic matrix was conducted through a biomimetic method using a simulated body fluid (SBF) solution under three different ionic composition conditions. AgNPs were synthesized through a green route using red propolis extract and then incorporated into the membranes by two different processes: (1) immersion and (2) solvent evaporation. The PGS control, PGS/CaP, PGS/AgNPs, and PGS/CaP/AgNPs samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), attenuated total reflectance Fourier-transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR), swelling degree, hydrolytic degradation, and indirect biological assays. The PGS control and PGS/CaP samples underwent compression mechanical tests and differential scanning calorimetry (DSC). The PGS control and PGS/SBF0 samples were subjected to thermogravimetric analysis (TGA). AgNPs were characterized by UV-vis and dynamic light scattering (DLS). The PGS/AgNPs and PGS/CaP/AgNPs samples underwent in vitro release tests to quantify AgNPs release. The standardization of microwave assisted PGS synthesis allowed a reduction in time for pre-polymerization and curing compared to the conventional polycondensation method under reduced pressure (24 or 48h) followed by material curing for up to 96h. The macrovisual results of dense and sponge membranes exhibited consistent characteristics for bone tissue application, with the sponge membrane being highly porous, mimicking the sponge phase of the tissue, and the dense membrane having attractive flexibility for application. SEM results indicate the successful crosslinking of the material along with CaP deposition on the membrane surfaces, these phases may be mixed due to the SBF solution. Characterizations related to the chemical composition of PGS by ATR-FTIR show characteristic bands of the material's polymerization process, with observable shifts, and exhibit CaP characteristic bands, confirming the deposition on the membranes. Swelling and hydrolytic degradation tests show that the material has hydrophobic characteristics, transitioning to hydrophilic with the presence of pores, and its degradation rate is satisfactory for the material's crosslinking level presented in the literature. Compression test results indicate that PGS has a level of resistance, though not as much when compared to other polymers used in bone regeneration. DSC and TGA tests present the thermal behavior of the material, showing glass transition and degradation above 400 °C. Biological assays indicate that the material is biocompatible but requires pH correction treatments. AgNPs release tests indicate promising release kinetics. Therefore, PGS is a good candidate for bone regeneration, with the appropriate incorporations of CaP and AgNPs.
Nanocomposites membranes of PGS/CaP/AgNPs for tissue regeneration
Keywords: Polímeros biodegradáveis; Materiais bioativos; Nanotecnologia verde; Regeneração tecidual