Orientadores: Lucia Helena Innocentini Mei, Marcos Akira D'Ávila

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: A obtenção de nanofibras de polímeros biocompatíveis, baseadas em quitosana, bem como a montagem de equipamento capaz de produzi-las, foi o principal objeto deste trabalho. Com este propósito, buscou-se de início reunir os dispositivos eletrônicos e mecânicos indispensáveis à prática da...

Resumo: A obtenção de nanofibras de polímeros biocompatíveis, baseadas em quitosana, bem como a montagem de equipamento capaz de produzi-las, foi o principal objeto deste trabalho. Com este propósito, buscou-se de início reunir os dispositivos eletrônicos e mecânicos indispensáveis à prática da eletrofiação e um equipamento básico, de baixo custo, mas funcional foi construído. Com base na literatura, o ácido acético glacial a 90% em água deionizada foi o solvente utilizado para preparo das soluções de quitosana. Para viabilizar o processo da produção das nanofibras pela técnica da eletrofiação utilizaram-se blendas de soluções de quitosana com soluções de outros polímeros biocompatíveis em vez de soluções de quitosana pura. Assim, blendas de soluções de quitosana com soluções aquosas do poli(óxido de etileno) - PEO , bem como, com soluções aquosas de Poli(álcool vinílico) - PVA, em diversas proporções, foram eletrofiadas. O Poli(óxido de etileno) mostrou superior desempenho, como auxiliar na fiação da quitosana, permitindo a obtenção de fibras com até 80% de quitosana, e com diâmetros inferiores àqueles obtidos com as blendas de soluções de quitosana/PVA. A adição de um eletrólito (NaCl) às soluções blendas de quitosana/PEO proporcionou um processo fácil ininterrupto, sendo assim, buscou-se um melhor entendimento sobre as propriedades das soluções da quitosana e do PEO que norteiam comportamentos mais ou menos favoráveis ao processo da eletrofiação, caracterizando-se essas soluções através de estudos de viscosidade, de medidas de tensão superficial e de condutividade elétrica. A morfologia das fibras obtidas foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e, as propriedades térmicas, das membranas nanoestruturadas resultantes da eletrofiação das soluções de Quitosana/PEO, foram avaliadas por análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria diferencial exploratória (DSC). A biocompatibilidade das membranas com teor de quitosana mais elevado (80% quitosana/20% PEO) foi avaliada através de testes de citotoxicidade in vitro, biocompatibilidade in vivo e adesão e crescimento celular in vitro. Adicionalmente, foram conduzidos experimentos visando avaliar o desempenho destas mesmas membranas como carreadoras de fármacos sendo que, a incorporação de nanopartículas de prata (AgNPs), bem como de digluconato de clorexidina apresentaram resultados promissores

Abstract: The development of biocompatible polymer nanofibers based on chitosan and the design and assembly of equipment capable of producing them were the main objectives of this work. For this purpose, the basic electronic and mechanical devices were obtained and a low-cost functional...

Abstract: The development of biocompatible polymer nanofibers based on chitosan and the design and assembly of equipment capable of producing them were the main objectives of this work. For this purpose, the basic electronic and mechanical devices were obtained and a low-cost functional electrospinning setup was built. Based on the literature, glacial acetic acid with concentration of 90% in deionized water was the solvent used to prepare the chitosan solutions. In order to enable the nanofiber production by electrospinning, blends of chitosan solutions with other biocompatible polymers were used instead of pure chitosan solutions. Thus, blends of chitosan solutions with aqueous solutions of poly (ethylene oxide) PEO as well as with aqueous solutions of poly (vinyl alcohol) PVA, in various proportions, were electrospun. The PEO presented superior performance as an aid to obtain chitosan fibers, resulting in fibers with up to 80% of chitosan, and with smaller diameters than those obtained with solutions of blends of chitosan / PVA. The addition of an electrolyte (NaCl) to the chitosan/PEO solution blends has provided an easy and uninterrupted process. Thus, to obtain a better understanding about the properties of chitosan and PEO solutions that lead to more or less favorable behaviors to the electrospinning process, these solutions were characterized by performing viscosity studies and measurements of surface tension and electrical conductivity. The morphology of the fibers was evaluated by scanning electron microscopy (SEM) and the thermal properties of nanostructured membranes resulting from electrospinning of chitosan/PEO solutions were evaluated by thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC).The biocompatibility of the higher-content-chitosan membranes (80%chitosan /20% PEO) was evaluated by tests of in vitro cytotoxicity, in vivo biocompatibility and in vitro cell adhesion and growth. In addition, experiments were conducted to evaluate the performance of the same membrane as a carrier of drugs. In this way, the incorporation of silver nanoparticles (AgNPs) and chlorhexidine digluconate showed promising results