ABSTRACT
The bovine pericardium has been used as biomaterial in developing bioprostheses. Freeze-drying is a drying process that could be used for heart valve's preservation. The maintenance of the characteristics of the biomaterial is important for a good heart valve performance. This paper describes the initial step in the development of a bovine pericardium tissue freeze-drying to be used in heart valves. Freeze-drying involves three steps: freezing, primary drying and secondary drying. The freezing step influences the ice crystal size and, consequently, the primary and secondary drying stages. The aim of this work was to investigate the influence of freezing rates on the bovine pericardium tissue freeze-drying parameters. The glass transition temperature and the structural behaviour of the lyophilized tissues were determined as also primary and secondary drying time. The slow freezing with thermal treatment presented better results than the other freeze-drying protocols.
O pericárdio bovino é um material utilizado na fabricação de biopróteses. A liofilização é um método de secagem que vem sendo estudado para a conservação de válvulas cardíacas. A preservação das características do biomaterial é de fundamental importância no bom funcionamento das válvulas. Este artigo é a primeira etapa do desenvolvimento do ciclo de liofilização do pericárdio bovino. Liofilização é o processo de secagem no qual a água é removida do material congelado por sublimação e desorção da água incongelável, sob pressão reduzida. O congelamento influencia o tamanho do cristal de gelo e, consequentemente, a secagem primária e secundária. O objetivo deste estudo foi verificar a influência das taxas de congelamento nos parâmetros de liofilização do pericárdio bovino. Determinou-se a temperatura de transição vítrea e o comportamento estrutural do pericárdio bovino liofilizado. Determinou-se o tempo da secagem primária e secundária. O protocolo de liofilização utilizando-se congelamento lento com annealing apresentou os melhores resultados.
ABSTRACT
Em um sistema biológico, a água é responsável por inúmeras reações metabólicas, assim como pela estabilidade estrutural dos constituintes celulares do material. A liofilização é um processo de secagem comumente utilizado para a conservação de materiais biológicos. Entretanto, devido a complexidade do processo e às mudanças térmicas aplicadas ao material, se as etapas da liofilização não forem bem conduzidas, poderão ocorrer danos estruturais irreversíveis. Este projeto tem como objetivo determinar as etapas críticas na liofilização do pericárdio bovino. Através das técnicas de caracterização térmica por calorimetria exploratória diferencial (DSC) e microscopia óptica acoplada a liofilização (FDM) determinaram-se as principais transições de fases do pericárdio bovino visando o aprimoramento do processo e a qualidade final do produto. Após liofilização do material, utilizando-se diferentes protocolos de congelamento, concluiu-se que o pericárdio bovino apresenta suporte físico suficiente para ser liofilizado acima da temperatura de transição vítrea sem apresentar sinais de colapso estrutural. O protocolo de liofilização utilizando-se congelamento lento com o emprego do tratamento térmico apresentou os melhores resultados de umidade residual, tempo de liofilização e manutenção da estrutura conformacional do colágeno...
Subject(s)
Animals , Bioprosthesis , Heart Valve Prosthesis , Pericardium/physiology , Pericardium/metabolism , Spectrum Analysis, Raman/methods , Calorimetry, Differential Scanning , Freeze Drying/methods , Freeze Drying , Microscopy/methodsABSTRACT
A liofilização é o método mais comumente utilizado para a preparação de proteínas desidratadas, as quais devem apresentar estabilidade adequada por longo período de armazenagem em temperaturas ambientes. Entretanto, estudos recentes com espectroscopia no infravermelho têm documentado que os problemas relacionados com o congelamento e a desidratação induzidos pela liofilização podem levar ao desdobramento molecular da proteína. Através de análises por espectroscopia Raman, associadas com análise térmica por calorimetria exploratória diferencial (DSC), estudou-se a influência da taxa de congelamento no comportamento físico-químico e estrutural da albumina sérica bovina submetida ao processo de liofilização. Observou-se que a albumina liofilizada com taxa de congelamento de 2,5 °C/min apresentou maior alteração estrutural quando comparada à albumina liofilizada com taxa de congelamento de 30 °C/min, a qual apresentou menores oscilações espectrais nas regiões da amida I, III e pontes de dissulfeto, favorecendo a manutenção da conformação estrutural da proteína.