RESUMO A investigação de novas formas farmacêuticas para o tratamento de queimaduras, representa um importante avanço tecnológico na área de engenharia de tecidos. Nesse contexto, os hidrogéis à base de poli(álcool vinílico)(PVA) e quitosana(CS) funcionalizados com o óleo essencial de melaleuca surgem como excipientes promissores para uso como curativos, buscando através de um efeito sinérgico obter biomateriais com amplos espectros de ação biológica possível de acelerar e ser eficiente no reparo e cicatrização de tecidos lesionados como queimaduras. Para tanto, a presente pesquisa teve como objetivo a produção e caracterização de hidrogéis PVA/CS nas proporções 1:1 e 1:2 (m/v), respectivamente, funcionalizadas com 3% (v/v) do óleo de melaleuca (OM) pelo método casting, visando a aplicação como curativos. Os hidrogéis funcionalizados foram analisados qualitativamente por inspeção visual e analisados por ensaios de intumescimento e molhabilidade por ângulo de contato assim como caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difratometria de raios X (DRX). Mediante a inspeção visual, a maioria dos hidrogéis apresentaram-se translúcidos, exceto o hidrogel PVA+3%OM que teve excelente transparência ótica. No geral, os hidrogéis apresentaram caráter superhidrofílico e bom grau de intumescimento na presença dos fluidos, água destilada e PBS, indicando que esses hidrogéis funcionalizados com óleo de melaleuca mostram-se promissores para aplicação como curativos na regeneração de tecidos lesionados.

ABSTRACT The investigation of new pharmaceutical forms for the treatment of burns represents an important technological advance in the area of tissue engineering. In this context, poli(vinyl alcohol)(PVA) and chitosan(CS) hydrogels functionalized with tea tree essential oil appear as promising excipients for use as dressings, seeking through a synergistic effect to obtain biomaterials with broad spectrum of biological action possible to accelerate and be efficient in the repair and healing of injured tissues such as burns. For this purpose, the present research aimed at the production and characterization of PVA/CS hydrogels in the proportions 1:1 and 1:2 (w/v), respectively, functionalized with 3% (v /v) of tea tree oil (OM) by the casting method, aiming at the application as dressings. The functionalized hydrogels were analyzed qualitatively by visual inspection and analyzed by swelling and wettability tests as well as characterized by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffractometry (XRD). Upon visual inspection, most hydrogels were translucent, except for the PVA+3% OM hydrogel, which had excellent optical transparency. In general, the hydrogels had a superhydrophilic character and a good degree of swelling in the presence of fluids, distilled water and PBS, indicating that these hydrogels functionalized with tea tree oil are promising for application as dressings in the regeneration of injured tissues.

Abstract Crosslinking of chitosan (CS) woven meshes is reported in this study. CS filaments were obtained by wet spinning and hand-waved. The weft was coated with CS solutions (3 and 4% w/v) and crosslinked with sodium tripolyphosphate or genipin. CS filaments were free from superficial pores, and their mechanical properties were suitable for the weaving process. CS concentration in the coating, type, and the crosslinking time affected the mesh morphology obtained. Crosslinking by both agents was confirmed by spectroscopy, corroborating the reduction of the hydrophilicity of the crosslinked samples in the swelling and contact angle tests. Crosslinking conditions were effective in reducing the mechanical properties variation in the wet state, as well as regulating the degradation rate of the samples. Furthermore, it was observed that crosslinking did not significantly affect the cell viability of CS woven meshes, making them promising materials for application as stress material in a physiological environment.

RESUMO O objetivo do presente trabalho foi produzir e caracterizar um biomaterial na forma de esferas de quitosana/ Dysphania ambrosioides (L.) Mosyakin & Clemants (mastruz) a fim de associar características positivas de ambos materiais, a quitosana com potencial osteoindutor e o mastruz capacidade de regeneração óssea, formando biomaterial a ser utilizado na formação e regeneração óssea. A planta foi coletada, identificada botanicamente e obtido extrato alcoólico bruto de Dysphania ambrosioides (L.) Mosyakin & Clemants (EAB). Para produção das esferas de quitosana e quitosana com EAB utilizou-se a técnica de Gelificação Ionotrópica. As esferas foram divididas em três grupos: um grupo de quitosana pura, outro com concentração menor de EAB e o terceiro com a maior concentração de EAB. Estas foram caracterizadas por Microscopia Óptica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e análise do Grau de Intumescimento (GI). A MO evidenciou nas superfícies externa e interna, esferas com limites definidos e com mudança de cor à medida que o percentual do EAB foi aumentado, tornando-se mais escuras. A MEV revelou, em esferas de maior concentração, quando comparado as de menor concentração: uma diminuição no tamanho e aumento da quantidade e da intercomunicação dos poros, além da alteração do formato geométrico tanto das esferas quanto dos seus poros. Na análise do Grau de intumescimento não houve diferenças significativas entre os grupos. Conclui-se que foi possível a produção de esferas de quitosana e quitosana/ Dysphania ambrosioides (L.) Mosyakin & Clemants (mastruz), que no grupo com maior percentual de EAB as amostras apresentaram-se mais escuras e com maior quantidade e intercomunicação dos poros e que embora tenha havido o intumescimento, não foi observada diferença significativa entre os grupos.

ABSTRACT The objective was to produce and characterize a biomaterial in the form of chitosan spheres/ Dysphania ambrosioides (L.) Mosyakin & Clemants (mastruz) in order to associate positive characteristics of both materials, chitosan with osteoinductive potential and the bone regeneration ability of mastruz, producing a biomaterial to use as bone former and regenarator. Plant specimens were collected, identified botanically and crude alcohol extract (CAE) were obtained. For the production of the chitosan and chitosan spheres with CAE, the Ionotrope Gellification technique was used. The spheres were divided into three groups: one example group of pure chitosan; a second example group with low CAE concentration and a third example group with a higher CAE concentration; and them characterized by Optical Microscopy (OM), Scanning Electron Microscopy (SEM) and swelling degree (SD). OM showed on the external and internal surfaces, spheres with defined limits and with color changed as the percentage of CAE was increased, becoming darker. The SEM showed, in spheres with higher CAE concentration, in comparison with the ones with low CAE concentration: A decrease in size, increase in the quantity and intercommunication of the pores, and the alteration of the geometric shape of both the spheres and their pores. In the analysis of the swelling degree, there were no significant differences between the groups. It is possible to produce chitosan spheres / Dysphania ambrosioides (L.) Mosyakin & Clemants (mastruz) which in the group with the highest percentage of CAE the samples were darker and with higher amounts and intercommunication pores and that although there was swelling, no significant difference was observed between the groups.

RESUMO Com o presente estudo, objetivou-se comparar a técnica padrão do CXL com o tratamento utilizando a genipina como reticulante, com e sem desepitelização da córnea. Comparou-se propriedades químicas, mecânicas e morfológicas de córneas de suínos submetidas aos tratamentos de crosslinking com riboflavina egenipina, bem como comparar a citotoxicidade das soluções reticulantes, para possível aplicação no ceratocone. Para isso, as córneas foram divididas em quatro grupos: riboflavina e UVA conforme tratamento padrão, genipina com e sem desepitelização e controle sem reticulante. As córneas foram submetidas àscaracterizações de MO, MEV, ensaio de tração, dilatometria e intumescimento. A citotoxicidade foi realizada comparando o padrão com a genipina. Os resultados demonstram maior resistência à tração e maior grau de intumescimento quando a genipina foi aplicada após desepitelização da córnea. As inclinações descendentesna curva de dilatometria mostram-se lineares no UV-CXL e controle, e com a genipina, a contração tende a ficar mais acentuada em temperaturas maiores. Pela MEV foi verificada uma linha de demarcação no estroma corneano tratado com UV-CXL ou genipina e a MO exibiu padrões diversos de luz transmitida nos diferentesgrupos, demonstrando maior opacidade no UV-CXL. O crosslinking do colágeno corneano induzido pela genipina 0,1% produz aumento na resistência da córnea sem provocar opacidade corneana considerável, podendo ser útil no tratamento do ceratocone. O potencial de citotoxicidade aos fibroblastos se mostrou semelhante entre os métodos de reticulação.

ABSTRACT With the present study, we aimed to compare the standard technique of CXL with the treatment using genipine as a crosslinker, with and without corneal de-epithelialization. The chemical, mechanical and morphological properties of pig corneas submitted to crosslinking treatments with riboflavin and genipine were compared, as well as to compare the cytotoxicity of the crosslinking solutions for possible application in keratoconus. The corneas were divided into four groups: riboflavin and UVA according to standard treatment,genipina with epithelium off, genipina with epithelium on and control without crosslinker. In this way, the corneas were submitted to the characterizations and analyzed by the following techniques: OM, SEM, traction test, dilatometry and swelling. The cytotoxicity analysis was performed comparing the standard treatment with genipine. The results demonstrate a greater tensile strength, as well as more swelling when genipine was applied to the epithelium off corneal surface. The downward slopes in the dilatometry curve are linear in the UV-CXL and control, and with genipine, the contraction tends to become more pronounced at higher temperatures. By MEV was able to demonstrate a dmarcation line in the corneal stroma treated with UV-CXL or genipine and OM exhibits different patterns of transmitted light in the different groups, demonstrating greater UV-CXL opacity. The corneal collagen crosslinking induced by 0.1% genipine produces an increase in corneal resistance without causing considerable corneal opacity and may be useful in the treatment of keratoconus. The potential for cytotoxicity to fibroblasts was similar between crosslinking methods.

RESUMO Os polímeros, devido às suas diversas aplicações e funcionalidades, estão entre os excipientes mais utilizados para a obtenção de formas farmacêuticas, ganhando destaque a quitosana. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e avaliar comparativamente membranas de quitosana com diferentes concentrações da espécie vegetal Cissus verticillata (L.) Nicolson & C.E. Jarvis (insulina), para uso em sistema de liberação de fármaco. Foi realizada coleta, identificação botânica e obtenção do extrato alcoólico bruto (EAB) da planta. Para produção das membranas de quitosana e quitosana com EAB utilizou-se a técnica de evaporação do solvente. As membranas foram divididas nos grupos: MQ (Membrana de quitosana), MQ5 (Membrana de quitosana com 5% de EAB) e MQ20 (Membrana de quitosana com 20% de EAB), sendo as amostrascaracterizadas pelas técnicas de Microscopia Ótica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), de Resistência à Tração e Citotoxicidade. Analisando macroscopicamente as membranas, evidenciou-se mudança de cor à medida que o percentual do EAB foi aumentado, tornando as amostras mais escuras. As análises de MO e MEV evidenciaram membranas com superfície lisa e regular. O ensaio mecânico de resistência à tração revelou diminuição na resistência à tensão quando acrescido 5% de EAB, e aumento desta com 20% de EAB. O teste de citotoxicidade mostrou que todas as amostras são viáveis para uso em sistemas biológicos. Logo, conclui-se que foi possível desenvolver membranas de quitosana com diferentes concentrações de EAB, e que o grupo MQ possui uma maior resistência à tensão em relação aos demais grupos.

ABSTRACT The polymers, due to their diverse applications and functionalities, are among the most used excipients to obtain pharmaceutical forms, with emphasis on chitosan. This study aimed to develop and evaluate comparatively membranes of chitosan to different concentrations of the plant species Cissus verticillata (L.) Nicolson & C.E. Jarvis (insulin), in order to use in a drug delivery system. It was realized data collection, botanical identification and the obtaining of the crude alcohol extract (CAE) of the plant. For the production of chitosan and crude alcohol extracted chitosan membrane, it is used the solvent evaporation technique. The membranes were divided into groups: CM (chitosan membrane), CM5 (5% of crude alcohol extracted chitosan membrane) e CM20 (20% of crude alcohol extracted chitosan membrane), being the samples characterized by the techniques of Optical Microscopy (OM), Scanning Electron Microscopy (SEM), of Tensile Strength and Cytotoxicity. Macroscopically analyzing the membranes revealed a change in color as the percentage of CAE increased, making the samples darker. The MO and SEM analyzes showed membranes with smooth and regular surface. The mechanical tensile strength test revealed a decrease in tensile strength when 5% of CAE was added and increased with 20% of CAE. The cytotoxicity test showed that all samples are viable for use in biological systems. Therefore, it was concluded that it was possible to develop chitosan membranes with different concentrations of CAE, and that the CM group has a higher resistance to tension in relation to the other groups.

Polyetheretherketone (PEEK) has been prominent in orthopedic implants; however, it is inert, preventing interaction between the implant and adjacent bone tissues. One way to overcome this characteristic is physical modification its on surface by particle leaching promoting greater osseointegration. The objective of this research was to develop and characterize the PEEK using a surface modification technique via particle leaching. For of the samples, a layer deposition of NaCl was used on PEEK. This was subjected to the pressure of 850 kg/cm2 by 390ºC for 20 minutes. After cooling, were subjected to leaching process particles. The results indicated a porous surface exhibiting uniform and homogeneous morphology with defined pores interconected, to in the range of 140-373 µm, with an average diameter of 273 µm. These evidenced the considerable NaCl removal after the leaching process, with cavities from ideal sizes which promotes adequate cellular accommodation and distinct roughness, giving an overall possibility of being able to obtain a material more able to receive the cells while also possibly presenting cell viability. Although the compressive strength presented low values, it can still be suitable for applications in areas with a reduced modulus of elasticity.

RESUMO O poli (éter-éter-cetona) - (PEEK) é conhecido como um biomaterial alternativo para a substituição de materiais metálicos implantáveis. No entanto, para aplicações biomédicas ele é biologicamente inerte, impedindo uma boa interação entre o implante e os tecidos ósseos adjacentes, dificultando a sua aplicação. Uma maneira de superar o caráter inerte do PEEK é a modificação física da sua superfície pelo método de lixiviação de partículas. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo desenvolver e caracterizar estruturas de PEEK com superfície modificada. Para a preparação das estruturas utilizou-se a técnica de deposição de uma camada de NaCl sobre o polímero. Esse material foi submetido a uma carga de 6 toneladas seguido de tratamento térmico a 390°C durante três diferentes tempos. Após o resfriamento, as amostras foram submetidas ao processo de lixiviação de partículas de NaCl. Em seguida, as estruturas foram caracterizadas por Microscopia Ótica, retilineidade e FTIR. O aumento de tempo no tratamento térmico conduziu as amostras a uma melhor conformação e preservação das cavidades presentes na superfície rugosa como consequência de uma melhor fusão do polímero, porém provocou uma menor efetividade na lixiviação das partículas de NaCl. No ensaio de retilineidade, a amostra que apresentou menor rugosidade foi a com maior tempo de tratamento térmico, possivelmente devido a uma maior quantidade de NaCl retido em sua superfície rugosa. A partir das observações dos espectros, as amostras de PEEK, quando comparadas à amostra controle, apresentaram um comportamento similar, não demonstrando alteração significativa no perfil entre os materiais estudados. Considerando os aspectos de processamento, a técnica desenvolvida nesta pesquisa demonstrou-se efetiva para a obtenção das amostras de PEEK com superfície modificada com diferentes tempos de tratamento térmico.

ABSTRACT The poly (ether ether ketone) - (PEEK) is known as an alternative biomaterial to replace the well-known successful implantable metallic materials. However, the main issue for PEEK as a biomedical implant it is biologically inert, preventing a good interaction between the implant and the surrounding bone tissue. One way to overcome the inert character of PEEK is the physical surface modification through the particle leaching method. In this way, this article has as goal to develop and to characterize PEEK structures which have modified surface. To prepare these structures it was used a deposition technique where a layer of NaCl is deposited over the polymer. The material was subjected to the load of 6 tons and heat treatment at 390°C in three different times. After cooling at room temperature, the samples were leached by NaCI particles process. Then, the structures were examined by optical microscopy, straightness and FTIR. According to analysis, increasing the heat treatment time results in a better polymer melting which leads better rough surfaces. The surfaces, in general, have better form, better maintaining and better depth recesses. However, increasing the heat treatment time produced a lower leaching effectiveness. In straightness test result, the sample showed less roughness was the sample with longer heat treatment, possibly due to a greater amount of NaCl retained in its roughened surface. From the observations of the FTIR spectra, samples of PEEK, when compared to the control sample showed a similar behavior, showing no significant change in the profile of the studied materials. Considering the process, the technique developed in this article showed to be effective obtaining PEEK samples morphologically modified by different heat treatment time.

RESUMO O avanço da tecnologia dos biomateriais permite desenvolver materiais que auxiliam nos processos reconstrutivos de partes do corpo e incrementam tratamentos e melhora a qualidade de vida dos seres humanos. O Polihidroxibutirato (PHB) é um polímero biocompatível, biodegradável, muito estudado para aplicações médicas e suas propriedades ainda podem ser adequadas para outras diversas aplicações com a incorporação da hidroxiapatita (HA). Esta é uma carga inorgânica biocompatível e bioativa já presente nos tecidos ósseos do organismo. Desta forma, este trabalho teve como objetivo obter membranas composta por PHB e HA para utilização como biomaterial em regeneração tecidual óssea e guiada. Para obtenção das membranas, o PHB foi processado em uma extrusora monorosca de bancada AX-Plásticos (16-mm), com Razão LD=26, a uma taxa de compressão de 1,5, específica para produção de filmes planos. Foram confeccionadas membranas de PHB puro, e os compósitos de PHB com 1%, 2% e 3% de HA. Após obtenção das membranas, as mesmas foram caracterizadas por Difração de raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) / Espectroscopia por Energia Dispersiva (EDS), Citotoxicidade e Molhabilidade. Nos difratogramas foi possível observar um perfil de material semicristalino e que a adição da HA diminuiu esse perfil. Nas micrografias foi visualizada uma superfície de um material denso e rugoso. Já no EDS foi evidenciado os elementos químicos presentes no PHB e na HA. O ensaio de citotoxicidade confirmou a viabilidade e consequentemente a biocompatibilidade do material obtido. Já o ensaio de Molhabilidade confirmou o caráter hidrofílico das membranas. Fundamentado nesses resultados, pode-se concluir que a metodologia para obtenção das membranas foi eficaz, sendo as mesmas biocompatíveis e que a quantidade da carga vai depender da indicação de uso do biomaterial em questão.

ABSTRACT The advancement of biomaterials technology allows the development of materials that assist in reconstructive procedures of the body parts and increase treatment and improves the humans quality of life. The polyhydroxybutyrate (PHB) is a biocompatible polymer, biodegradable, widely studied for medical applications and its properties can also be suitable for other various applications with hydroxyapatite (HA) incorporation. This is a bioactive and biocompatible inorganic filler already present in bone tissues. Thus, this study aimed to obtain membranes composed of PHB and HA for use as biomaterials in bone tissue regeneration and guided. To obtain the membranes, PHB was processed in a single screw extruder AX-Plastics bench (16 mm), with LD Ratio = 26, a compression ratio of 1.5, specific for the production of flat film. Pure PHB membranes were prepared, and composite PHB with 1%, 2% and 3% HA. After obtaining the membranes, they were characterized by X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) / Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) and Cytotoxicity. In the diffraction profile it was observed a semicrystalline material and the addition of HA decreased this profile. In the micrographs it was visualized a surface of a dense and rough material. The EDS evidenced the chemical elements present in the PHB and HA. The cytotoxicity assay confirmed the viability and thus the biocompatibility of the material. The Wettability test confirmed the hydrophilic character of the membranes. Based on these results, we can conclude that the method for obtaining the composite was effective, being biocompatible and the charge amount will depend on the biomaterial usage indication concerned.

O objetivo do presente trabalho foi avaliar o processo de regeneração óssea em coelhos através da utilização da hidroxiapatita e da quitosana isoladas e associadas à medula óssea. Foram utilizados 20 coelhos adultos, de ambos os sexos, da raça Nova Zelândia e pesando em média 3,0±0,4kg. Os animais foram divididos ao acaso de acordo com dois momentos experimentais, sendo que 10 animais foram submetidos à eutanásia 30 dias após a cirurgia, e 10, 60 dias após a cirurgia. Foram utilizados quatro implantes que constituíram os grupos. Os materiais foram introduzidos em defeitos criados cirurgicamente na metáfise proximal (MP) e distal (MD) de cada fêmur, de modo que a quitosana foi introduzida na MP e a hidroxiapatita na MD do membro esquerdo e, no membro direito, além dos implantes, foi adicionada medula óssea. Na avaliação histológica descritiva comparativa, constatou-se que os grupos QUI e QUIMO, em ambos os momentos estudados, estimularam reações mais acentuadas e aceleraram o reparo ósseo. Na análise morfométrica, os grupos QUI e QUIMO diferiram estatisticamente dos outros grupos, tendo sido observada maior formação óssea (P<0,05).

The aim of this research was to evaluate the process of bone regeneration in rabbits by the use of hydroxyapatite and chitosan only and associated with bone marrow. Twenty male and female rabbits, New Zealand breed and weighing in average 3.0±0.4kg were used. Animals were randomly divided according with two experimental moments, being 10 animals euthanized 30 days after surgery, and 10 euthanized 60 days after surgery. Four implants that constituted the groups were used. Materials were introduced into the proximal (MP) and distal metaphysis (MD) of each femur, so that chitosan was introduced into the MP and hydroxyapatite into the MD of the left limb, and in the right limb bone marrow was added beyond the implants. At the comparative descriptive histological evaluation, it was found that the QUI and QUIMO groups in both periods stimulated more pronounced reactions and accelerated bone repair. In morphometric analysis, QUI and QUIMO groups differed statistically from the other, has been shown greater bone formation (P<0.05).

The crystallization of hydroxyapatite (HA) in aqueous solution can be described by the mechanism ACP -> OCP -> HA. In this work, it was studied the influence of K+, Mg2+, SO4(2-) and CO3(2-) ions in the formation of ACP and in its conversion to OCP, using biomimetic coatings on metallic substrates of commercially pure titanium (Ti c.p.). The results showed that Mg2+ and CO3(2-) ions favored both the formation of ACP and its conversion to OCP. Differently, K+ and SO4(2-) ions did not influence the formation of ACP and, consequently, interfered in the conversion to OCP.

Commercial purity titanium (cp-Ti), and some of its alloys are important materials in the medical field because of their excellent biocompatibility and mechanical properties. Recently a simple chemical method to induce bioactivity in these inert metallic materials was reported. In this work, the biomimetic chemical process has been used to modify the surface of cp-Ti with the formation of a deposit layer of apatite (a calcium phosphate compound). The main purpose was to study the influence of heat treatment on changes in crystallinity in the deposited phases. X-ray diffraction analysis and scanning electron microscopy showed that the apatite coatings heat treated between 400 and 600 °C were less crystalline, similar to biological apatites. Upon heat treatment at temperatures above 700 °C, the apatite coatings appeared more crystalline, and were a mixture of hydroxyapatite, octacalcium phosphate and magnesium phosphate.