Resumo: Quitosana é o único polissacarídeo catiônico encontrado na natureza proveniente de biomassa, o qual apresenta propriedades que a caracterizam como biomaterial de grande interesse. Porém, sua solubilidade é um dos principais limitantes para suas aplicações, uma vez que é insolúvel em pH acima de 6. A modificação da quitosana através da fosforilação é uma alternativa para aumentar sua solubilidade em água e ampliar seu uso como biomaterial. Este trabalho aborda a fosforilação das hidroxilas da quitosana, com a proteção do grupo amino, com a finalidade de preservar as características catiônicas da quitosana, alterando sua solubilidade sem que o material deixe de ser pH-responsivo. Nesta dissertação, a quitosana fosforilada foi caracterizada por RMN, FTIR, XPS e os pKa dos grupos reativos, determinantes para o comportamento como polieletrólito, foram determinados. Como consequência da fosforilação, a solubilidade do biopolímero mudou drasticamente, sendo solúvel em pH acima de 7,00 e parcialmente solúvel em pH abaixo de 2,80. O grupo amino, presente na quitosana fosforilada, permitiu explorar outras modificações, podendo ser reticulado pelas mesmas rotas utilizadas para quitosana não modificadas. A reticulação química, com EDC, NHS e ácido tartárico, associada à gelificação ionotrópica, resultou em um gel estável e transparente, o qual foi convertido em um material com poros interligados (scaffold), com reduzido intumescimento quando exposto à meios de cultura celular típicos. Essa estabilidade, associada à bioatividade e não toxicidade da quitosana, assim como, a presença de fosfato e cálcio, mostraram em testes de citotoxicidade e citocompatibilidade em culturas de fibroblastos (NIH 3T3), um comportamento promissor deste novo biopolímero para o reparo de danos na pele e no tecido ósseo Ver menos

Abstract: Chitosan is the only cationic polysaccharide derived from biomass found in nature, known for properties that make it a biomaterial of significant interest. However, its solubility is a primary limitation for its applications, as it is insoluble at pH above 6. The phosphorylation modification of chitosan is an alternative approach to enhance its water solubility and expand its use as a biomaterial. This work discusses the phosphorylation of chitosan's hydroxyl groups, with protection of the amino group, aim is to preserve the cationic characteristics of chitosan, altering its solubility without compromising its pH-responsiveness. In this dissertation, phosphorylated chitosan was characterized using NMR, FTIR, XPS, and the pKa of the reactive groups crucial for its behavior as a polyelectrolyte were determined. As a result of phosphorylation, the solubility of the biopolymer changed drastically, becoming soluble at pH above 7.00 and partially soluble at pH below 2.80. The amino group in phosphorylated chitosan allowed for further modifications and could be crosslinked using the same routes applicable to unmodified chitosan. Chemical crosslinking, using EDC, NHS, and tartaric acid, combined with ionotropic gelation, resulted in a stable and transparent gel. This gel was transformed into an interconnected porous material (scaffold), exhibiting minimal swelling when exposed to typical cell culture media. This stability, coupled with the bioactivity and non-toxicity of chitosan, as well as the presence of phosphate and calcium, demonstrated promising behavior in cytotoxicity and cytocompatibility tests with fibroblast cultures (NIH 3T3), making this new biopolymer a potential candidate for repairing skin and bone tissue damage Ver menos