Novel Studies in the Designs of Natural, Synthetic, and Compound Hydrogels with Biomedical Applications / Novedosos Estudios en el Diseño de Hidrogeles Naturales, Sintéticos y Compuestos con Aplicaciones Biomédicas

ABSTRACT Hydrogels are gaining widespread popularity in the biomedical field due to their extraordinary properties, such as biocompatibility, biodegradability, zero toxicity, easy processing, and similarity to physiological tissue. They have applications in controlled drug release, wound dressing, tissue engineering, and regenerative medicine. Among these applications, hydrogels as a controlled drug delivery system stands out, which releases active substances in precise amounts and at specific times. To explore the latest advances in the design of hydrogels, a literature review of articles published in indexed scientific journals, in Scopus and Science Direct, was carried out. This review aimed to discover and describe the most innovative hydrogel research with applications in the biomedical field; hydrogels synthesized with polymers of different origins were selected, such as; i. Natural (dextran, agarose, chitosan, etc.); ii. Synthetic (polyacrylamide, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, etc.); iii. Composites (interpenetrants, hybrid crosslinkers, nanocomposites, etc.). Comparative analysis revealed that hydrogels with composite materials show the most promise. These composite hydrogels combine the advantages of different polymers or incorporate additional components, offering enhanced properties and functionalities. In summary, hydrogels are versatile biomaterials with immense potential in biomedicine. Their unique properties make them suitable for diverse applications. However, innovative designs and formulations must continue to be explored to further advance the capabilities of hydrogels and expand their biomedical applications.

RESUMEN Los hidrogeles están ganando una extensa popularidad en el campo biomédico gracias a que presentan propiedades extraordinarias como biocompatibilidad, biodegradabilidad, nula toxicidad, fácil procesamiento, y similitud con el tejido fisiológico. tienen aplicaciones en la liberación controlada de fármacos, el vendaje de heridas, la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa. Entre estas aplicaciones, destaca el uso de hidrogeles como sistema de administración controlada de fármacos, que liberan sustancias activas en cantidades precisas y en momentos concretos. Para explorar los últimos avances en el diseño de hidrogeles, se realizó una revisión bibliográfica de artículos publicados en revistas científicas indexadas, en Scopus y Science Direct. El objetivo de esta revisión fue descubrir y describir las investigaciones de hidrogeles más innovadoras con aplicaciones en el campo biomédico, se seleccionaron hidrogeles sintetizados con polímeros de diferente índole como; i. Naturales (dextrano, agarosa, quitosano, etc.); ii. Sintéticos (poliacrilamida, polietilenglicol, alcohol polivinílico, etc); iii. Compuestos (interpenetrantes, reticulantes híbridos, nanocompuestos, etc.). El análisis comparativo reveló que los hidrogeles que utilizan materiales compuestos son los más prometedores. Estos hidrogeles compuestos combinan las ventajas de distintos polímeros o incorporan componentes adicionales, ofreciendo propiedades y funcionalidades mejoradas. En resumen, los hidrogeles son biomateriales versátiles con un inmenso potencial en biomedicina. Sus propiedades únicas los hacen adecuados para diversas aplicaciones, sin embargo, se debe seguir explorando diseños y formulaciones innovadores para seguir avanzando en las capacidades de los hidrogeles y ampliar sus aplicaciones biomédicas.

Esferas de hidrogel relacionadas con oclusión intestinal / Bowel obstruction related to hydrogel beads

Resumen Introducción: La obstrucción intestinal por ingesta accidental de cuerpos extraños se presenta muy rara vez en la edad pediátrica debido a que del 80 al 90% de los objetos pueden pasar libremente por el tracto gastrointestinal. Caso clínico: Se aborda el caso de una paciente de sexo femenino de 1 año 2 meses quien presentó obstrucción intestinal debido a la ingesta de esferas de hidrogel (poliacrilato de sodio). Dichas esferas, que son utilizadas como juguetes didácticos o sensoriales, aumentan de 200 a 400 veces su tamaño inicial mediante la absorción de agua. Se realizó radiografía abdominal en proyección decúbito supino, donde llamó la atención el hallazgo de defecto de llenado redondeado en asa de flanco derecho, ya que las esferas de hidrogel son radiolúcidas. El diagnóstico se estableció mediante ultrasonido abdominal, donde se reportó líquido libre peritoneal con datos de suboclusión por cuerpos extraños a nivel intestinal. Se indicó tratamiento conservador, encontrando persistencia de aumento de perímetro abdominal. Se realizó enterotomía y se encontraron las esferas impactadas a 30 centímetros de la válvula ileocecal. Conclusiones: Las esferas de hidrogel son peligrosas para la población pediátrica. La evolución de la paciente fue favorable debido al conocimiento del objeto extraño ingerido. Sobresale la conducta expectante que se tuvo que desempeñar debido a que se desconocía el crecimiento de las esferas y en qué momento no podrían continuar su paso por el tracto gastrointestinal.

Abstract Background: Bowel obstruction due to accidental ingestion of foreign objects occurs rarely in children because 80 to 90% of the objects can pass freely through the gastrointestinal tract. Case report: We report a case of a 14-month-old infant who presented bowel obstruction caused by the ingestion of hydrogel beads (sodium polyacrylate). Hydrogel beads are used as sensory and didactic toys that can increase their initial size 200 to 400 times by liquid absorption. An abdominal X-ray was perfomed in anteroposterior supine projection, where a round filling defect at the loop of the right flank was detected; this came to our attention because hydrogel beads are usually radiolucent. The diagnosis was established by abdominal ultrasound where free intraperitoneal fluid was reported with data of small bowel pseudo-obstruction by foreign objects. Conservative treatment was prescribed, finding persistence of increased abdominal perimeter, so an enterotomy was performed for their removal; finding impacted hydrogel beads 30 centimeters from the ileocecal valve. Conclusions: Hydrogel beads are dangerous for the pediatric population. The evolution of the patient was favorable thanks to the knowledge of the foreign objects ingested. The expectant behavior that had to be executed, stands out because we had no knowledge as to the maximum size of the hydrogel in the gastrointestinal tract.

The efficacy of immediate implantation of macroporous poly(N-[2-hydroxypropyl]-methacrylamide) hydrogel after laceration spinal cord injury in young rats / Eficacia de la implantación inmediata de hidrogel macroporoso de poli (N- [2-hidroxipropil] - metacrilamida) después de una lesión de la médula espinal en ratas jóvenes

SUMMARY: Spinal cord regeneration after mechanical injury is one of the most difficult biomedical problems. This article evaluates the effect of poly(N-[2-hydroxypropyl]-methacrylamide) hydrogel (PHPMA-hydrogel) on spinal cord regeneration in young rats after lateral spinal cord hemi-excision (laceration) at the level of segments T12-T13 (TrGel group). The locomotor function score (FS) and the paretic hindlimb spasticity score (SS) were assessed according to Basso-Beattie-Bresnahan (BBB) and Ashworth scales, respectively, and compared to a group of animals with no matrix implanted (Tr group). Regeneration of nerve fibers at the level of injury was evaluated at ~5 months after spinal cord injury (SCI). One week after the SCI induction, the FS on the BBB scale was 0.9±0.5 points in the Tr group and 3.6±1.2 points in the TrGel group. In the Tr group, the FS in 5 months was significantly lower than in 2 weeks after SCI, while no significant changes in FS were detected in the TrGel group over the entire observation period. The final FS was 0.8±0.3 points in the Tr group and 4.5±1.8 points in the TrGel group. No significant changes in SS have been observed in the TrGel group throughout the experiment, while the Tr group showed significant increases in SS at 2nd week, 6th week, 3th month and 5th month. The SS in 5 months was 3.6±0.3 points on the Ashworth scale in the Tr group and 1.8±0.7 points in the TrGel group. Throughout the observation period, significant differences in FS between groups were observed only in 5 weeks after SCI, whereas significant differences in SS were observed in 2, 3 and 6-8 weeks post-injury. Glial fibrous tissue containing newly formed nerve fibers, isolated or grouped in small clusters, that originated from the surrounding spinal cord matter have been found between the implanted hydrogel fragments. In conclusion, PHPMA-hydrogel improves recovery of the hindlimb locomotor function and promotes regenerative growth of nerve fibers. Further research is needed to clarify the mechanism of this PHPMA-hydrogel effect.

RESUMEN: La regeneración de la médula espinal después de una lesión mecánica es uno de los problemas biomédicos más difíciles. Este artículo evalúa el efecto del hidrogel de poli (N- [2-hidroxipropil] -metacrilamida) (PHPMA-hidrogel) sobre la regeneración de la médula espinal en ratas jóvenes después de la hemiescisión lateral de la médula espinal (lesión) a nivel de los segmentos T12 - T13 (Grupo TrGel). La puntuación de la función locomotora (FS) y la puntuación de espasticidad parética de las patas traseras (SS) se evaluaron de acuerdo con las escalas de Basso- Beattie-Bresnahan (BBB) y Ashworth, respectivamente, y se compararon con un grupo de animales sin matriz implantada (grupo Tr). Se evaluó la regeneración de las fibras nerviosas al nivel de la lesión ~ 5 meses después de la lesión de la médula espinal (LME). Una semana después de la inducción de SCI, el FS en la escala BBB fue 0,9 ± 0,5 puntos en el grupo Tr y 3,6 ± 1,2 puntos en el grupo TrGel. En el grupo Tr, el FS en 5 meses fue significativamente menor que en 2 semanas después de SCI, mientras que no se detectaron cambios significativos en FS en el grupo TrGel durante el período de observación. El FS final fue de 0,8 ± 0,3 puntos en el grupo Tr y de 4,5 ± 1,8 puntos en el grupo TrGel. No se han obser- vado cambios significativos en SS en el grupo TrGel durante el experimento, mientras que el grupo Tr mostró aumentos significativos en SS en la 2ª semana, 6ª semana, 3º mes y 5º mes. La SS en 5 meses fue de 3,6 ± 0,3 puntos en la escala de Ashworth en el grupo Tr y de 1,8 ± 0,7 puntos en el grupo TrGel. A lo largo del período de observación, se observaron diferencias significativas en FS entre los grupos solo en 5 semanas después de la LME, mientras que se observaron diferencias significativas en SS en 2, 3 y 6-8 semanas después de la lesión. Entre los fragmentos de hidrogel implantados se observó tejido fibroso glial que contenía fibras nerviosas recién formadas, aisladas o agrupadas en pequeños grupos, que se originaban a partir de la materia de la médula espinal circundante. En conclusión, PHPMA-hydrogel mejora la recuperación de la función locomotora de las patas traseras y promueve el crecimiento regenerativo de las fibras nerviosas. Se requieren más estudios para aclarar el mecanismo del efecto de hidrogel PHPMA.

Regenerative potential of basic fibroblast growth factor contained in biodegradable gelatin hydrogel microspheres applied following vocal fold injury: Early effect on tissue repair in a rabbit model / Potencial regenerativo do fator básico de crescimento de fibroblastos contido em microesferas biodegradáveis de hidrogel de gelatina aplicadas após lesão de prega vocal: efeito inicial no reparo tecidual em modelo de coelho

Abstract Introduction Postoperative dysphonia is mostly caused by vocal fold scarring, and careful management of vocal fold surgery has been reported to reduce the risk of scar formation. However, depending on the vocal fold injury, treatment of postoperative dysphonia can be challenging. Objective The goal of the current study was to develop a novel prophylactic regenerative approach for the treatment of injured vocal folds after surgery, using biodegradable gelatin hydrogel microspheres as a drug delivery system for basic fibroblast growth factor. Methods Videoendoscopic laryngeal surgery was performed to create vocal fold injury in 14 rabbits. Immediately following this procedure, biodegradable gelatin hydrogel microspheres with basic fibroblast growth factor were injected in the vocal fold. Two weeks after injection, larynges were excised for evaluation of vocal fold histology and mucosal movement. Results The presence of poor vibratory function was confirmed in the injured vocal folds. Histology and digital image analysis demonstrated that the injured vocal folds injected with gelatin hydrogel microspheres with basic fibroblast growth factor showed less scar formation, compared to the injured vocal folds injected with gelatin hydrogel microspheres only, or those without any injection. Conclusion A prophylactic injection of basic fibroblast growth factor -containing biodegradable gelatin hydrogel microspheres demonstrates a regenerative potential for injured vocal folds in a rabbit model.

Resumo Introdução A disfonia pós-operatória é causada principalmente por cicatrizes nas pregas vocais. Tem sido relatado que o manejo cuidadoso da cirurgia das pregas vocais reduz o risco de formação de cicatriz. No entanto, a depender da lesão da prega vocal, o tratamento da disfonia pós-operatória pode ser desafiador. Objetivo Desenvolver uma nova abordagem regenerativa profilática para o tratamento de pregas vocais lesionadas após a cirurgia, com microesferas biodegradáveis de hidrogel de gelatina como sistema de administração de medicamentos para o Fator Básico de Crescimento de Fibroblastos (bFGF). Método A cirurgia laríngea videoendoscópica foi feita para criar lesão nas pregas vocais em 14 coelhos. Imediatamente após esse procedimento, microesferas biodegradáveis de hidrogel de gelatina com bFGF foram injetadas na prega vocal. Duas semanas após a injeção, as laringes foram excisadas para avaliação da histologia das pregas vocais e do movimento da mucosa. Resultados A presença de função vibratória deficiente foi confirmada nas pregas vocais lesionadas. A histologia e a análise de imagem digital demonstraram que as pregas vocais lesionadas injetadas com microesferas de hidrogel de gelatina com bFGF apresentaram menor formação de cicatriz, em comparação com as pregas vocais lesionadas injetadas apenas com microesferas de hidrogel de gelatina ou aquelas sem injeção. Conclusão Uma injeção profilática de microesferas biodegradáveis de hidrogel de gelatina com bFGF demonstra um potencial regenerativo para pregas vocais lesionadas em um modelo de coelho.

Percepção de enfermeiros acerca dos cuidados e a utilização de hidrogel em lesões por pressão / Perception of nurses about care and the use of hydrogel in pressure injuries

Resumo O estudo objetivou conhecer a percepção dos enfermeiros sobre a utilização do hidrogel em lesões por pressão. Trata-se de pesquisa com abordagem qualitativa realizada em uma instituição hospitalar pública de João Pessoa/Paraíba, onde a amostra foi composta por 17 enfermeiros atuantes no Centro de Terapia Intensiva, comissão de pele e sala vermelha. Os dados foram coletados através de uma entrevista utilizando um formulário semiestruturado, e a análise deu-se por meio da técnica de Análise de Conteúdo Temática. Foi revelado que existem fragilidades no que concerne aos conhecimentos dos enfermeiros em relação às lesões por pressão e à aplicação hidrogel. Observando-se a necessidade de realizar educação continuada nos serviços de saúde, com o objetivo de atenuar as limitações de conhecimentos dos enfermeiros no que se refere ao conceito, à classificação e às causas das lesões por pressão, bem como sobre a utilização do hidrogel.

Abstract The study aimed to know the perception of nurses about the use of hydrogels in pressure injuries. This is a research with a qualitative approach conducted in a public hospital in João Pessoa / Paraíba, where the sample consisted of 17 nurses working in the Intensive Care Center, skin committee and red room. Data were collected through an interview using a semi-structured form, and the analysis was performed using the Thematic Content Analysis. It was revealed that there are weaknesses regarding nurses' knowledge regarding pressure injuries and hydrogel application. Noting the need for continuing education in health services, with the aim of alleviating nurses' knowledge limitations regarding the concept, classification and causes of pressure injuries, as well as the use of hydrogel.

Resumen El estudio tuvo como objetivo conocer la percepción de las enfermeras sobre el uso de hidrogeles en lesiones por presión. Esta es una investigación con un enfoque cualitativo realizada en un hospital público en João Pessoa / Paraíba, donde la muestra consistió en 17 enfermeras que trabajan en el Centro de Cuidados Intensivos, el comité de la piel y la sala roja. Los datos fueron recolectados a través de una entrevista usando una forma semiestructurada, y el análisis se realizó usando la técnica de Análisis de Contenido Temático. Se reveló que existen debilidades con respecto al conocimiento de las enfermeras con respecto a las lesiones por presión y la aplicación de hidrogel. Observando la necesidad de educación continua en los servicios de salud, con el objetivo de aliviar las limitaciones de conocimiento de las enfermeras con respecto al concepto, clasificación y causas de las lesiones por presión, así como el uso de hidrogel.

Hidrogel de quitosana com nanofibras de Policaprolactona (PCL) associado a extratos fitoterápicos no metabolismo celular e ação antimicrobiana: estudo in vitro / Evaluation of the chitosan hydrogel with PCL nanofibers associated with phytotherapeutic extracts in cellular and microbiological activity: in vitro study

O objetivo neste estudo foi produzir hidrogel de quitosana (CH) com PCL e fitoterápicos para uso preventivo de úlcera de pressão. Os hidrogéis de CH foram produzidos com glicerofosfato (GP) e com xantana (X), associados ao PCL e foram caracterizados por estereomicroscopio, intumescimento, molhabilidade e MEV. Posteriormente foram submetidos ao teste de viabilidade (MTT) com fibroblastos HFF-1 e queratinócitos HaCat. O hidrogel que apresentou melhor resultado foi escolhido para continuar na pesquisa. Posteriormente, extratos de Pfaffia panculata K, Juglans regia L, Rosmarinus officinalis L, Zingiber officinale, Própolis e Hamamelis foram colocados em contato com cepas de Staphylococcus aureus (S.a) (ATCC 6538), Streptococcus pyogenes (S.p) (ATCC 19615), Staphylococcus epidermidis (S.e) (ATCC 12228), Pseudomonas aeruginosa (P.a) (ATCC 15442), Escherichia coli (E.c) (ATCC 25922) e Klebsiella Pneumoniae (K.p) (ATCC 4352) na forma planctônica nos testes de CIM e CMM. Os dois melhores extratos fitoterápicos foram avaliados quanto ao sinergismo no teste checkerboard e posteriormente associados ao hidrogel anteriormente eleito. A seguir, o comportamento da HaCat e HFF-1 com os hidrogéis foi analisado por MTT, proteína total, ELISA, genotoxicidade e formação de biofilme monotípico com suspensões padronizadas (107 cel/mL) de S.a, S.e, S.p, P.a, E.c e K.p. Na caracterização e viabilidade o hidrogel CHX PCL apresentou os melhores resultados. Os extratos selecionados após CIM, CMM e checkerboard foram gengibre (G) e própolis (P). O extrato G se destacou na CIM com inibição de K. p e P. a. Os extratos de G e P demonstraram ação microbicida para K. p e P. a e somente o extrato P obteve ação microbicida para S. a na CMM. Houve ação aditiva dos extratos associados no checkerboard para S.p e ação aditiva e sinérgica para S. e. Os grupos de hidrogéis foram compostos por: quitosana xantana (CHX), CHX própolis (CHXP), CHX gengibre (CHXG) e CHX própolis e gengibre associados (CHXPG), todos associados ao PCL. Todos os hidrogéis demonstraram viabilidade celular acima de 70% do grupo controle, permitindo metabolismo celular observado na proteína total. Houve quantificação de IL-6 maior no grupo CHX nas duas linhagens de células enquanto a quantificação de IL-10 não exibiu diferença estatística entre os grupos. Todos os hidrogéis promoveram redução acentuada de biofilme de K.p e E.c. Os grupos CHX, CHXP e CHXG reduziram biofilme de S.e. O grupo CHXG reduziu biofilme de S.p. Para S.a e P.a o grupo CHXPG foi mais eficaz reduzindo biofilme. Concluímos que os hidrogéis apresentaram resultados satisfatórios e promissores, trazendo inovação por associação de biopolímeros e associação de extratos fitoterápicos pouco estudados. Os resultados positivos justificam a continuidade dos estudos com esse biomaterial(AU)

The aim of this study was to produce chitosan hydrogel (CH) with PCL and herbal medicines for preventive use of pressure ulcers. The CH hydrogels were produced with glycerophosphate (GP) and xanthan (X), associated with PCL and were characterized by stereomicroscope, swelling, wettability and SEM. Subsequently, they were submitted to a viability test (MTT) with HFF-1 fibroblasts and HaCat keratinocytes. The hydrogel that presented the best result was chosen to continue the research. Subsequently, extracts of Pfaffia panculata K, Juglans regia L, Rosmarinus officinalis L, Zingiber officinale, Propolis and Hamamelis were placed in contact with strains of Staphylococcus aureus (Sa) (ATCC 6538), Streptococcus pyogenes (Sp) (ATCC 19615), epidermidis (Se) (ATCC 12228), Pseudomonas aeruginosa (Pa) (ATCC 15442), Escherichia coli (Ec) (ATCC 25922) and Klebsiella Pneumoniae (Kp) (ATCC 4352) in planktonic form in CIM and CMM tests. The two best herbal extracts were evaluated for synergism in the checkerboard test and subsequently associated with the previously elected hydrogel. Next, the behavior of HaCat and HFF-1 with hydrogels was analyzed by MTT, total protein, ELISA, genotoxicity and monotypic biofilm formation with standardized suspensions (107 cel / mL) of Sa, Se, Sp, Pa, Ec and Kp In the characterization and viability the CHX PCL hydrogel presented the best results. The extracts selected after MIC, CMM and checkerboard were ginger (G) and propolis (P). The G extract stood out in the MIC with inhibition of K. p and P. a. The extracts of G and P showed microbicidal action for K. p and P. a and only the extract P obtained microbicidal action for S. a in CMM. There was an additive action of the associated extracts on the checkerboard for S.p and an additive and synergistic action for S. e. The hydrogel groups were composed of: xanthan chitosan (CHX), CHX propolis (CHXP), CHX ginger (CHXG) and CHX propolis and ginger associated (CHXPG), all associated with PCL. All hydrogels demonstrated cell viability above 70% of the control group, allowing cellular metabolism observed in the total protein. There was a greater quantification of IL-6 in the CHX group in the two cell lines while the quantification of IL-10 did not show statistical difference between the groups. All hydrogels promoted a marked reduction in the biofilm of K.p and E.c. The CHX, CHXP and CHXG groups reduced S.e biofilm. The CHXG group reduced S.p. For S.a and P.a, the CHXPG group was more effective in reducing biofilm. We conclude that the hydrogels presented satisfactory and promising results, bringing innovation through association of biopolymers and association of phytotherapic extracts little studied. The positive results justify the continuity of studies with this biomaterial(AU)

Varying the vegetative and morphological traits of Thymus kotschyanus L. submitted to potassium silicate nanoparticles, superabsorbent hydrogel, effective microorganisms, and animal manure / Variação das características vegetativas e morfológ icas de thymus kotschyanus l. submetida a nanopartículas de silicato de potássio, o hidrogel superabsorvente, os microorgan ismos efetivos e o esterco animal

To study the effects of some new facilitators on the vegetative and morphological traits of Thymus kotschyanus, nine treatments were tested in the experimental rangeland field at the University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran. Treatments included control, potassium silicate nanoparticles (PSN) with two levels of 500 and 1000 mg/lit, superabsorbent hydrogel (SH) with two levels of 10 and 30 g/kg, animal manure (AM) with two levels of 100, 200 g/kg, and effective microorganisms (EM) with two levels of 1 and 2%. Data were subjected to one-way analysis of variance (ANOVA). Results of mean comparisons of treatments for Thymus kotschyanus characteristics showed that the highest amount of studied traits were observed in the treated SH 30 g/kg. These traits include plant height (19.44 cm), basal area (4.66 cm), canopy cover (99.11%), number of secondary branches (9.44) and depth of rooting (16.49 cm), aerial parts volume (26.77 cm3), root volume (17.66 cm3), aerial parts fresh weight (14.40 g), aerial parts dry weight (7.18 g), root fresh weight (3.98 g), and root dry weight (2.07 g). In general, the impact of treatments on Thymus growth traits were ranked as follows: SH 30 g/kg, PSN 1000 mg/lit, AM 200 g/kg, SH 10 g/kg, PSN 500 mg/lit, AM 100 g/kg, EM 2%, and EM 1%. In addition,the lowest plant traits were found in control. Overall, it is recommended extending the cultivation of this native medicinal plant by considering ecological conditions in each region. In addition, to promote the establishment and facilitate the growth of planted species, it is recommended using the facilitators utilized in the present work.

Para estudar os efeitos de alguns novos facilitadores sobre as características vegetativas e morfológicas de Thymus kotschyanus L., nove tratamentos foram testados no campo experimental de pastagens na Universidade de Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Irã. Os tratamentos incluíram controle, nanopartículas de silicato de potássio (PSN) com dois níveis de 500 e 1000 mg/L, hidrogel superabsorvente (SH) com dois níveis de 10 e 30 g/kg, esterco animal (AM) com dois níveis de 100 e 200 g/kg e microorganismos efetivos (EM) com dois níveis de 1 e 2%. Os dados foram submetidos a uma análise de variância unidirecional (ANOVA). Os resultados das comparações médias dos tratamentos para as características de Thymus kotschyanus L. mostraram que a maior quantidade das características estudadas foi observada no tratamento com SH 30 g/kg. Essas características incluem altura de plantas (19,44 cm), área basal (4,66 cm), cobertura de dossel (99,11%), número de ramos secundários (9,44) e profundidade de enraizamento (16,49 cm), volume de partes aéreas (26,77 cm3), volume de raiz (17,66 cm3), peso fresco de partes aéreas (14,40 g), peso seco de partes aéreas (7,18 g), peso fresco de raiz (3,98 g) e peso seco de raiz (2,07 g). Em geral, o impacto dos tratamentos nas características de crescimento de Thymus foi classificado da seguinte forma: SH 30 g/kg, PSN 1000 mg/L, AM 200 g/kg, SH 10 g/kg, PSN 500 mg/L, AM 100 g/kg, EM 2% e EM 1%. Além disso, as características mais baixas da planta foram encontradas no controle. Em geral, recomenda-se estender o cultivo desta plantamedicinal nativa considerando as condições ecológicas em cada região. Além disso, para promover o estabelecimento e facilitar o crescimento de espécies plantadas, recomenda-se utilizar os facilitadores utilizados no presente trabalho.

Desenvolvimento de biomateriais à base de quitosana: matriz de fibras eletrofiadas para regeneração tecidual e de hidrogel coacervado para entrega controlada de fármaco / Development of chitosan-based biomaterials: electrospun fiber matrix for tissue regeneration and coacervate hydrogel for controlled drug delivery

Os atuais avanços no desenvolvimento de biomateriais caminham para 2 áreas promissoras: a de regeneração tecidual e a de entrega controlada de fármacos. Assim, o presente estudo objetivou a síntese e caracterização de diferentes matrizes (fibras e hidrogel) à base de quitosana, a fim de se obter materiais biomiméticos para atuação em ambas áreas. Para regeneração, delineou-se a síntese de um arcabouço de fibras de quitosana com e sem cristais de nanohidroxiapatita onde, para isso, foram eletrofiadas soluções de quitosana (Ch) e de quitosana com nanohidroxiapatita (ChHa). Os espécimes de Ch apresentaram maior homogeneidade e maior diâmetro médio de fibras (690 ± 102 nm) que ChHa (358 ± 49 nm). No teste de viabilidade celular e na atividade da fosfatase alcalina não houve diferença estatística entre os grupos experimentais (Ch e ChHa), porém ambos diferiram do grupo controle (p < 0,001). Para o âmbito de liberação de fármacos, sintetizou-se, pela técnica de emulsão, dois tipos de hidrogéis: o primeiro, uma mistura da fase aquosa da solução de Ch (1 mL) e da solução de DNA (1 mL) (1:1) e o segundo, mistura da fase aquosa da solução de Ch (1 mL) e solução de Pectina (1 mL) (1:1). Ambas misturas foram realizadas em álcool benzílico (5 mL) com instrumento de dispersão de alto desempenho (31-34000 rpm min-1 por 5 min). Após a obtenção dos géis, 20mg de cada grupo foram imersos em uma solução aquosa de Própolis Verde (PV), na concentração de 70 µg/mL por 2 h e a cinética de liberação do PV foi analisada a 25 e 37oC em água e saliva artificial. Os espécimes obtidos foram liofilizados e depois caracterizados físicoquimicamente. A presença de pectina e de DNA foi comprovada por FTIR. A sorção de PV induziu uma modificação significativa da superfície do gel. Constatou-se uma separação de fases entre a quitosana e o DNA. A eficiência do encapsulamento não mudou significativamente entre 25 e 37oC. A cinética de liberação na água ou na saliva apresentou um mecanismo de duas etapas. E os resultados biológicos exibiram que esses materiais são aceitáveis no ambiente biológico. Assim, conclui-se que a matriz de fibras de quitosana com nHAp é capaz de promover diferenciação celular e a matriz de hidrogel de quitosana com Pectina ou DNA possui potencial para a liberação controlada de fármacos(AU)

Current advances in biomaterial development are moving to 2 promising areas: tissue regeneration and controlled drug delivery. Thus, the present study aimed the synthesis and characterization of different matrices (fibers and hydrogel) based on chitosan, in order to obtain biomimetic materials for performance in both areas. For regeneration, the synthesis of a scaffold of chitosan fibers with and without nanohydroxyapatite crystals was delineated, where chitosan (Ch) and chitosan with hydroxyapatite (ChHa) solutions were electrospun. Ch specimens presented higher homogeneity and larger mean fiber diameter (690±102nm) than ChHa (358 ± 49nm). In the cell viability test and alkaline phosphatase activity there was no statistical difference between the experimental groups. (Ch and ChHa), but both differed from the control group (p < 0,001). For the drug release scope, two types of hydrogels were synthesized by the emulsion technique: the first, a mixture of the aqueous phase of Ch solution (1 mL) and DNA solution (1 mL) (1:1) and the second, mixture of the aqueous phase of the Ch solution (1mL) and Pectin solution (1 mL) (1:1). Both mixtures were performed in benzyl alcohol (5 mL) with high performance dispersion instrument (31-34000 rpm min-1 for 5 min). After obtaining the gels, 20mg from each group were immersed in an aqueous solution of Propolis Green (PV), at a concentration of 70 µg/mL for 2 h and the release kinetics of PV were analyzed at 25 and 37oC in water and artificial saliva. The obtained specimens were lyophilized and then physically-chemically characterized. The presence of pectin and DNA was confirmed by FTIR. PV sorption induced a significant modification of the gel surface. A phase separation was found between chitosan and DNA. Encapsulation efficiency did not change significantly between 25 and 37oC. The release kinetics in water or saliva presented a two-step mechanism. And the biological results showed that these materials are acceptable in the biological environment. Thus, it is concluded that the nHAp chitosan fiber matrix is capable of promoting cell differentiation, whereas the chitosan hydrogel matrix with Pectin or DNA are potential biomaterials for controlled drug release(AU)

Estudo da gelificação do produto de digestão de ECM descelularizada para uso em engenharia de tecidos / Gelation study of extracellular matrix digestion products for tissue engineering

Os implantes utilizados para regeneração tecidual ainda falham na tentativa de mimetizar as propriedades da matriz extracelular (ECM), o que compromete a viabilidade e aplicabilidade do material. Além disso, permanece o desafio de desenvolver um método de aplicação minimamente invasivo para evitar danos teciduais adicionais (Badylak et al., 2015; Crapo et al., 2011; Xing et al., 2014). Assim, o objetivo do projeto é desenvolver um hidrogel injetável composto de ECM de pericárdio, tendão e osso bovino enzimaticamente digerida e reticulada com glutaraldeído, ésteres ativados de NHS e derivados de polietilenoglicol (PEG). O protocolo de digestão foi modificado de Willians (Williams et al., 2015), utilizando tripsina, pepsina e colagenase. A quantificação de GAGs e peptídeos mostrou que, independentemente do substrato e enzima utilizados, o processo em etapas gerou uma maior concentração de estruturas em relação ao processo contínuo. Adicionalmente, a análise de dicroísmo circular mostrou que o processo em etapas preservou mais estruturas secundárias. O perfil proteico das ECMs foi analisado como descrito em Flores (Flores et al., 2016), e foi verificado que ele é altamente diverso e tecido - específico. A ECM do pericárdio possui 94 tipos diferentes de proteínas, seguidas pela ECM do tendão (48) e pela ECM óssea (35), sendo o colágeno α1 (1) e o colágeno α2 (1) presentes em todas elas. Além disso, os produtos digeridos ECMp aumentaram a proliferação e diferenciação de células-tronco mesenquimais da medula óssea a osteoblastos maduros. A cinética do processo de gelificação, bem como as propriedades mecânicas do gel são dependentes do tipo de agente reticulante, assim como da concentração da gelatina. Este novo material é altamente personalizável e adaptável à aplicação biológica desejada

The implants used for tissue regeneration still fail to mimic properties of extracellular matrix. It compromises the material viability and applicability. Furthermore, the challenge to manufacture a minimally invasive delivery system for it to avoid extra tissue damage still remains (Badylak et al., 2015; Crapo et al., 2011; Xing et al., 2014). Thus, the project goal is to develop an injectable hydrogel composed of pericardium, tendon and bovine bone ECM enzymatically digested and crosslinked with glutaraldehye, activated esters of NHS and polyethylene glycol (PEG) derivatives. The digestion protocol was modified from Willians (Williams et al., 2015), using trypsin, pepsin and collagenase as lytic enzymes. GAGs and peptides quantification showed that regardless of the substrate and enzyme, the stepwise process yields a higher amount of GAGs and peptides in comparison with the continuous process. In addition, circular dicroism analysis showed that the stepwise process preserves more secondary structures of proteins. ECMs protein profile was analyzed as in Flores (Flores et al., 2016) and verified that it is the highly diverse and tissue-specific. Pericardium ECM has 94 different types of proteins, followed by tendon ECM (48) and bones ECM (35), being collagen α1(1) and collagen α2(1) present in all of them. Furthermore, the ECMp digested products enhanced bone marrow mesenchymal stem cells proliferation and differentiation in mature osteoblast. The kinetics of the gelification process, as well as mechanical properties of the gel is dependent of the type of crosslinker and concentration of gelatin. This new material is highly customizable and adaptable to the biological application

Esterilização de hidrogéis para aplicações biomédicas / Sterilization of hydrogels for biomedical applications

A esterilidade é um requisito indispensável para a maioria dos biomateriais. Devido à sensibilidade dos hidrogéis, a sua esterilização apresenta-se como um desafio, sobretudo quando estão em causa nanoestruturas ou a presença de fármacos. O objetivo deste trabalho foi estudar os principais efeitos de diversos métodos de esterilização nas propriedades de diferentes tipos de sistemas à base de hidrogel. Além dos métodos convencionais (calor húmido e radiação gama) foi aferida a aplicabilidade da esterilização por ozono, um processo que embora se revele recente e ainda em fase de desenvolvimento, não deixa, no entanto, de ser bastante promissor. Estudou-se uma formulação de hidrogel natural nanoparticulado à base de quitosano (nanogel), com um largo espectro de possíveis aplicações, e duas formulações de hidrogéis sintéticos para aplicações oftálmicas (modelos de lentes de contato convencional e da nova geração de silicone-hidrogel), com e sem fármacos incorporados. Avaliaram-se alterações nas principais propriedades vitais ao bom desempenho e integridade dos materiais. No caso do nanogel: tamanho médio de partícula, potencial zeta, índice de polidispersão, absorvância, morfologia, estrutura química e citotoxicidade. No caso dos hidrogéis sintéticos: intumescimento, propriedades ópticas, permeabilidade iónica, molhabilidade, morfologia e topografia, estrutura química, propriedades mecânicas, citotoxicidade e perfil de libertação dos fármacos. Para garantir a melhor eficácia dos métodos de esterilização, realizaram-se testes de esterilidade após a contaminação intencional das amostras com diferentes cargas dos respetivos indicadores biológicos. A esterilização por calor húmido revelou-se o método mais agressivo, no caso do nanogel, e o menos agressivo para os hidrogéis sintéticos, quer na presença quer na ausência de fármacos. Relativamente à irradiação gama, para o nanogel, verificou-se que a sua resistência à irradiação aumenta consideravelmente na presença de açucares protetores. Já os hidrogéis sintéticos mostram-se resistentes à técnica, apresentando sinais de degradação evidente apenas para a dose mais elevada (25 kGy). Na presença de fármacos, a irradiação gama mostrou-se inadequada devido à sensibilidade dos mesmos. Os resultados obtidos são promissores no que diz respeito à aplicabilidade da esterilização por ozono, tanto para o nanogel como para os hidrogéis sintéticos, sem fármacos incorporados. Os fármacos sofrem, na generalidade, degradação quando expostos a este agente oxidante. Em suma, face à evidente complexidade dos fatores envolvidos (e.g. natureza, composição e propriedades dos materiais, estabilidade dos fármacos, condições e parâmetros dos processos esterilização), torna-se difícil generalizar os efeitos e prever o resultado dos métodos de esterilização. A escolha do processo mais adequado deve, portanto, ser feita caso a caso.

Sterility is mandatory requirement for most biomaterials. Because of their known sensitivity, hydrogel sterilization poses as a challenge, particularly when it comes to nanostructures or when drugs are incorporated. The main goal of this work was to study the key effects of different sterilization methods on the properties of different types of hydrogel-based systems. In addition to the conventional methods (steam heat and gamma radiation) the applicability of a promising new ozone method was assessed. Two formulations of synthetic hydrogels for ophthalmic applications (representing conventional contact lenses and new generation silicone-hydrogel contact lens), unloaded and loaded with ophthalmic drugs, were studied; and a natural chitosan-based nanostructured hydrogel (nanogel), with a broad spectrum of possible applications. Changes in the essential properties were evaluated. For synthetic hydrogels: swelling, optical properties, ionic permeability, wettability, morphology and topography, chemical structure, mechanical properties, cytotoxicity and drug release profile. For the nanogel: average particle size, zeta potential, polydispersity index, absorbance, morphology, chemical structure and cytotoxicity. In order to ensure the effectiveness of the sterilization methods, sterility tests were carried out after purposely contaminating the samples with different loads of biological indicators. Seam heat sterilization proved to be the most aggressive method for the nanogel, while being the least aggressive for the synthetic hydrogels in the presence and absence of drugs. Regarding gamma irradiation, the nanogel resistance to irradiation increased considerably in the presence of protective sugars. The synthetic hydrogels were resistant to this technique, showing signs of severe degradation only at the highest dose (25 kGy). In the presence of drugs, gamma irradiation proved to be inadequate due to drug degradation. The obtained results were encouraging with regard to the applicability of ozone sterilization for both the nanogel and the unloaded synthetic hydrogels. The drugs generally undergo degradation when exposed to this oxidizing agent. In view of the evident complexity of the factors involved (e.g. nature, composition and properties of materials, drug stability, conditions and parameters of sterilization processes), it is difficult to generalize the effects and predict the outcome of the sterilization methods. The selection of the most suitable procedure must be made on a case-by-case basis.

Retinoic acid liposome-hydrogel: preparation, penetration through mouse skin and induction of F9 mouse teratocarcinoma stem cells differentiation

Retinoic acid (RA), a metabolite of retinol, is one of the most biologically active forms of retinoid and plays vital roles in embryonic development and in the regulation of cell proliferation and differentiation. Knowing that liposomes simulate cell membranes and that hydrogel is an ideal delivery vehicle for topical medicine, liposome-hydrogel is a novel preparation that has synergistic advantages over each component separately. Our objective was to investigate the characteristics of RA liposome-hydrogel. For quality control of the RA-loaded liposomes, we measured their morphology, particle size, Zeta-potential, and entrapment efficiency. Then we determined the viscosity of RA liposome-hydrogel. Next, the diffusion through mouse skin was explored, followed by investigation of the mRNA expression levels of Ker18, REX1, and α-FP using Q-PCR. The results showed that RA liposome-hydrogel penetrates the mouse skin effectively. The permeation rates were: Qn (%) of RA liposome-hydrogel < Qn(%) of RA-loaded liposome < Qn (%) of RA. The mRNA expression levels were dose-dependent and the effective dose decreased between vehicles due to their different release rates. F9 mouse teratocarcinoma stem cells were an ideal model to explore the mechanism of RA liposome-hydrogel in stem cell differentiation.

O ácido retinóico (RA) é um metabolito de retinol. Ele também é uma das formas mais biologicamente ativas de retinóide. Desempenha papel vital no desenvolvimento embrionário e na regulação da proliferação e diferenciação celular. Sabendo-se que lipossomas simulam a membrana das células e que hidrogel é um sistema ideal para o medicamento tópico, o lipossoma-hidrogel é uma nova preparação, que apresenta vantagens sinérgicas em relação a cada um dos componentes separados. Nosso objetivo foi investigar as características de RA lipossoma-hidrogel. A fim de controlar a qualidade do lipossoma carregado com RA, medimos morfologia, tamanho das partículas, potencial zeta e eficiência de retenção. Em seguida, determinou-se a viscosidade de RA lipossoma-hidrogel. Em seguida, avaliou-se a sua difusão através da pele de camundongos, seguida da investigação dos níveis da expressão de mRNA de Ker18, REX e de α-FP, utilizando-se Q-PCR. Os resultados mostraram que RA lipossoma-hidrogel pode penetrar na pele do camundongo de forma eficaz. As taxas de permeação foram: Qn (%) de RA lipossoma-hidrogel<Qn(%) de lipossoma RA- carregado <Qn (%) de RA. Os níveis de expressão de mRNA foram dependentes de dose e a dose efetiva diminuiu entre os veículos devido às diferentes taxas de liberação, As células estaminais de teratocarcinoma F9 de camundongo mostraram-se como modelo ideal para explorar o mecanismo de diferenciaçãode células tronco pelo RA lipossoma-hidrogel.

Uso de apósitos en dermatología / Use of wound dressings in dermatology

El uso de diversas clases de apósito ha mostrado ser efectivo para acelerar el proceso de curación y optimizar el resultado de cicatrización. Según sus características estos se pueden dividir en pasivos, interactivos o bioactivos. En este contexto, es crucial seleccionar el tipo de apósito adecuado para la herida particular. La elección implica considerar diferentes factores: patología de base, cronicidad de la herida, necesidad de debridación, infección presente y etapa del proceso de cicatrización en que se encuentra. La presente revisión clasifica y describe los apósitos hoy existentes según sus aspectos más relevantes para el uso correcto; los resultados que han mostrado en estudios clínicos y ofrece algoritmos para la selección del tipo de apósito acorde a la herida específica, mencionando algunos casos especiales.

Use of different types of wound dressings has been shown to be effective on accelerate and optimize the healing process. Dressings can be described according to their characteristics as passive, interactive or bioactive. It is important to select the proper dressing for the specific wound. This decision requires consideration of several factors: underlying disease, chronic or acute presentation, need for debridement, presence of infection and healing process stage. The current review describes wound dressings considering important aspects for proper use, clinical trial results, and an algorithm that helps to choice dressing according to wound type, including some special situations.

Biocompatibility of human auricular chondrocytes cultured onto a chitosan/polyvynil alcohol/epichlorohydrin-based hydrogel for tissue engineering application / Biocompatibilidad de condrocitos humanos cultivados sobre un hidrogel a base de quitosano/alcohol polivnílico/epiclorhidrina para aplicación en ingeniería de tejidos

Tissue engineering (TE) has become an alternative for auricular reconstruction based on the combination of cells, molecular signals and biomaterials. Scaffolds are biomaterials that provide structural support for cell attachment and subsequent tissue development. Ideally, a scaffold should have characteristics such as biocompatibility and bioactivity to adequate support cell functions. Our purpose was to evaluate biocompatibility of microtic auricular chondrocytes seeded onto a chitosan-polyvinyl alcohol-epichlorohydrin (CS-PVA-ECH) hydrogel to propose this material as a scaffold for tissue engineering application. After being cultured onto CS-PVA-ECH hydrogels, auricular chondrocytes viability was up to 81%. SEM analysis showed cell attachment and extracellular matrix formation that was confirmed by IF detection of type II collagen and elastin, the main constituents of elastic cartilage. Expression of elastic cartilage molecular markers during in vitro expansion and during culture onto hydrogels allowed confirming auricular chondrocyte phenotype. In vivo assay of tissue formation revealed generation of neotissues with similar physical characteristics and protein composition to those found in elastic cartilage. According to our results, biocompatibility of the CS-PVA-ECH hydrogel makes it a suitable scaffold for tissue engineering application aimed to elastic cartilage regeneration.

La ingeniería de tejidos (TE) es una alternativa para la reconstrucción auricular basada en la combinación de células, señales moleculares y biomateriales. Los andamios fabricados con biomateriales brindan un soporte estructural que favorece la adhesión cellular y el desarrollo del tejido. Un andamio debe poseer características como biocompatibilidad y bioactividad para soportar adecuadamente funciones celulares. Nuestro objetivo fue evaluar la biocompatibilidad de condrocitos auriculares de microtia cultivados sobre un hidrogel a base de quitosano-alcohol polivinílico-epiclorhidrina (CS-PVA-ECH) y proponerlo como andamio con aplicaciones en ingeniería de tejidos. La viabilidad de los condrocitos auriculares es superior al 81% después de ser cultivados sobre el hidrogel. El análisis por SEM reveló la unión celular y formación de matriz extracellular sobre el hidrogel; confirmada mediante detección por IF de colágena tipo II y elastina. La expresión de marcadores moleculares durante la expansión in vitro y el cultivo sobre los hidrogeles confirmaron el fenotipo condral. El ensayo de formación de tejido in vivo demostró la generación de neotejidos con características físicas y composición similar al cartílago elástico. Nuestros resultados indican que la biocompatibilidad del hidrogel de CS-PVA-ECH lo hace un andamio adecuado para aplicaciones en ingeniería de tejidos enfocadas a regeneración de cartílago elástico.

Safety and efficiency of carboximethylcellulose hydrogel 2% in leg ulcers / Segurança e eficácia do hidrogel de carboximetilcelulose à 2% em úlceras de perna / Evaluación de la seguridad y eficacia del uso del hidrogel à 2% en ulceras de piernas

Objetivo: Avaliar a eficácia e a segurança do uso do hidrogel a 2%, manipulado na farmácia universitária, no tratamento de pacientes com úlceras de perna. Método: Estudo clínico, prospectivo, não controlado, incluindo 20 pacientes no período de janeiro a outubro de 2010. A avaliação da eficácia foi realizada através da redução e da alteração tecidual do leito da ferida. A segurança foi avaliada por observação e relato dos eventos adversos. Resultados: Os dados mostraram que 33,3% das lesões apresentaram cicatrização total. Quanto à segurança, apenas 2 pacientes apresentaram dor, aumento de exsudato e infecção da ferida como reações adversas possíveis, segundo o algoritmo de Naranjo, ao uso do hidrogel 2% como curativo. Conclusão: Os resultados permitem considerar que o hidrogel de CMC a 2% mostrou-se eficaz e seguro para o tratamento desse tipo de lesão.

Objective: The aim of this study is to assess the efficiency and safety on using hydrogel carboxymethylcellulose 2%, handled at university pharmacy in treatment of patients with leg ulcers. Method: A non-controlled prospective clinic study with 20 patients took place from January to October 2010. Results: The efficiency assessment was performed through the wound area reduction and wound bed tissue alteration; the safety was assessed through observation and report of adverse events. The data showed that 33.3% of the lesions presented total healing. Regarding the safety, only 2 patients reported pain, increase of the exudate and wound infection as possible adverse reaction to the use hydrogel as dressing, according to the Naranjo algorithm. Conclusion: The results let us consider that the hydrogel 2% can be considered efficient and safe for this type of lesion.

Objetivo: Es evaluar la eficacia y la seguridad del uso del Hidrogel 2%, manoseado en una farmacia docente, en el tratamiento de enfermos con úlceras de pierna. Método: El estudio clínico, no controlado, incluyó 20 pacientes en el periodo entre enero y octubre de 2010. Resultados: La evaluación de su eficacia fue comprobada por la reducción de la herida y de la alteración de la piel en su interior. La seguridad fue evaluada por observación y el relato de los eventos adversos. Los dados han evidenciados que 33,3% de las lesiones presentaron cicatrización total. Cuanto a la seguridad, solamente dos pacientes presentaron reacciones previsibles al uso del Hidrogel 2% como curativo. Conclusión: Se puede concluir que el Hidrogel 2% se muestra eficaz y seguro para el tratamiento de esto tipo de lesión.

Extração de bromelina dos resíduos de abacaxi ( Ananas comosus ) por sistemas de duas fases aquosas e sua aplicação em hidrogel polimérico / Extraction of bromelain from pineapple waste ( Ananas comosus ) by aqueous two-phase systems and its application in polymeric hydrogels

Bromelina é um nome coletivo para enzimas proteolíticas encontradas no talo, fruto e folhas do abacaxi (Ananas comosus Merr). A bromelina possui propriedades anti-inflamatórias, de debridamento, entre outras. Para a produção da bromelina deve-se, preferencialmente, usar resíduos do abacaxi, visto que os produtos do fruto têm aplicação comercial. Este trabalho teve como objetivo a extração de bromelina a partir de cascas de abacaxi através de sistema de duas fases aquosas (SDFA), e sua aplicação em hidrogel polimérico. Foram realizados estudos de estabilidade da bromelina comercial, em que se observou maior estabilidade em pH 5,0 com menor perda da atividade relativa em todas as temperaturas estudadas (20, 30, 40 e 50°C). O estudo da extração da bromelina em SDFA formado por polietileno glicol (PEG) e ácido poliacrílico (PAA) (com auxílio da análise de variância de parâmetros como rendimento, fator de purificação e coeficiente de partição) proporcionou rendimento de 335% e fator de purificação de 25,8. Os hidrogéis poliméricos à base de PEG estudados apresentaram-se flexíveis, com pouca elasticidade e taxa de absorção superior a 1000%. Hidrogel carreado de bromelina pelo método de turgescência proporcionou a maior liberação da enzima, assim como a maior atividade (80% da bromelina liberada em 24 h e 278 ± 89 U/mL)

Bromelain is a collective name for the proteolytic enzymes found in the stem, fruit and leaves of pineapple (Ananas comosus Merr.). Bromelain possesses anti-inflammatory properties, debridement, among others. For bromelain production one should preferably use the waste materials, whereas pineapple fruit products have commercial application. This study aimed to extract bromelain from pineapple peels using aqueous two-phase system (ATPS), and its application in polymeric hydrogels. Stability studies of commercial bromelain were performed, which found greater stability at pH 5.0 with minor loss of relative activity at all temperatures studied. The study of bromelain extraction in ATPS composed by polyethylene glycol (PEG) and poly acrylic acid (PAA) (with assistance of variance analysis of parameters such as yield, purification factor and partition coefficient) showed yield 335% and purification factor of 25.8. The PEG-based hydrogels studied presented flexibility, low elasticity and swelling ratio higher than 1000%. Hydrogel containing bromelain, loading by embedding (solvent sorption) method, yielded the highest enzyme release, as well as the highest activity (80% bromelain released over 24 h and 278 ± 89 U / mL)

Manejo de Herida Quirúrgica en Infección del Territorio Maxilofacial / Management of Surgical Wound Infection of Maxillofacial Area

El manejo de infecciones maxilofaciales leves o graves tiene como objetivos generales la protección de la vía aérea, eliminación quirúrgica de la fuente de infección, drenajes quirúrgicos de la lesión, antibioterapia adecuada, control de evolución de la lesión y herida facial hasta la resolución completa del proceso infeccioso. El objetivo de este artículo es presentar un caso clínico de una infección del territorio maxilofacial, de difícil manejo local y su respuesta al tratamiento junto a la evolución y manejo de la herida facial resultante. Paciente sexo masculino de 48 años de edad, sin antecedentes mórbidos relevantes se presenta en el servicio de Urgencias del Hospital Base de Valdivia con el diagnóstico de flegmón facial izquierdo. Evoluciona con resistencia al tratamiento convencional y lenta cicatrización de herida quirúrgica posterior al vaciamiento del flegmón abscedado. Se utiliza un hidrogel como coadyudante a la terapia, resultando finalmente en la resolución del cuadro clínico. Se discute evolución del cuadro infeccioso junto a las diferentes terapias coadyuvantes para un proceso infeccioso severo.

The general objective in the management of mild or severe maxillofacial infections, is to protect the airway, realize surgical removal of the source of infection, surgical drainageof the lesion and adequate antibiotic therapy, control during onset of the lesion and facial injury until resolution the infectious process is complete. The aim of this paper is to present a case of an infection of maxillofacial area, difficult to manage locally and its response to treatment with development and management of theresulting facial wound. Patient is a 48 year-old male, without significant morbid history and is treated at the emergency department of the Base Hospital of Valdivia with a subsequent diagnosis of left facial phlegmon. During onset patient presented resistance to conventional treatment and wound healing was slow after emptying abscessed phlegmon. A hydrogel is used as an adjunct to therapy, leading finally to the resolution of clinical case. We discuss evolution of infectious event with various intervention therapies for severe infectious process.

Preparation and characterisation of Dextran-70 hydrogel for controlled release of praziquantel

A hydrogel was developed from 70 kDa dextran (DEX-70) and praziquantel (PZQ) incorporated as a model drug. Biopharmaceutical properties, such as solubility and dissolution rate, were analysed in the design of the hydrogel. Furthermore, the hydrogel was also characterized by IR spectroscopy and DSC. Tests of the swelling rate showed that the hydrogel swelled slowly, albeit faster than the rate for the free polymer. In dissolution tests, the hydrogel released the drug slowly and continuously. This slow release was similar to that observed in the swelling tests and resulted in controlled release of the drug. Thus, this dextran is a suitable polymer for the development of hydrogels as vehicles for the controlled release of drugs.

Um hidrogel foi desenvolvido a partir de dextrano 70 kDa (DEX-70) e praziquantel incorporado (PZQ) como fármaco modelo. Propriedades biofarmacêuticas, como solubilidade e velocidade de dissolução, foram analisadas no desenvolvimento do hidrogel. Além disso, o hidrogel também foi caracterizado por espectroscopia na região do infravermelho e calorimetria diferencial exploratória (DSC). Testes da taxa de intumescimento mostraram que o hidrogel intumesce lentamente, embora tenha sido mais rápido do que a taxa do polímero livre. Nos testes de dissolução, o hidrogel liberou o fármaco lenta e continuamente. Esta liberação lenta foi semelhante a observada nos testes de intumescimento e resultou em uma liberação controlada do fármaco. Assim, o dextrano 70 kDa é um polímero adequado para o desenvolvimento de hidrogéis como veículos para a liberação controlada de fármacos.

Efectividad clínica de mallas de alginato de sodio para el control de la diseminación de infección con Escherichia coli y Staphylococcus epidermidis en heridas cavitadas con cierre primario en ratas / Clinical efficacy of sodium alginate meshes for the control of infectious dissemination by Escherichia coli and Staphylococcus epidermidis in cavitated wounds with primary healing

The potential wound healing ability of sodium alginate (SA) meshes was determined in cavitated rat wounds infected either with Escherichia coli or Staphylococcus epidermidis. Wound progress was evaluated macroscopically and histopathologically to assess dissemination of the induced infection through evaluation of granuloma formation and adjacent tissue irritation. Five groups of 24 female Wistar rats weighing 280 ± 34 g were formed as follows: control group with SA mesh without inoculum, control group with Escherichia coli inoculum without SA mesh, control group with Staphylococcus epidermidis inoculum without mesh, group with SA mesh + Escherichia coli inoculum and group with SA mesh + Staphylococcus epidermidis inoculum. Abdominal flank incisions were performed under anaesthesia and groups were formed. Both macroscopic and histopathological follow up were carried out and results indicated that the presence of SA meshes avoids or greatly diminishes bacteria dissemination and adjacent tissue irritation. This reaction occurs even in the presence of Escherichia coli or Staphylococcus epidermidis. In the control groups with SA mesh without inoculum and in the groups with Escherichia coli inoculum without SA mesh, and control group with Staphylococcus epidermis inoculum without mesh and group with SA mesh + Escherichia coli inoculum re-epithelialization and wound healing aspect were better than in groups inoculated with Staphylococcus epidermidis, the general odd ratios showed that the dissemination risk was 58 times greater in treatment with SA mesh and E. coli as infectious agent (IC 95% 6.2-210). These results indicate that SA mesh is capable of providing adequate conditions to allow granulation of cavitated wounds, without irritation to adjacent tissues and avoiding dissemination of the infection by E. coli and Staphylococcus epidermidis in rats. However, presence of granuloma can be a healing or esthetic disadvantage, as observed in control group with SA mesh without inoculum.

Se determinó el efecto potencial de cicatrización de mallas de alginato de sodio (AS) en heridas cavitadas infectadas con Escherichia coli y Staphylococcus epidermidis, y se evaluó histopatológica y macroscópicamente la diseminación del proceso infeccioso, formación de granuloma e irritación de los tejidos adyacentes. Se formaron 5 grupos de 24 ratas Wistar hembras de 280 ± 34 g de la siguiente manera: grupo testigo con malla de AS sin inóculo; testigo con inóculo de Escherichia coli sin malla; otro grupo testigo con inóculo de Staphylococcus epidermidis, sin malla; grupo con malla de AS + inóculo de Escherichia coli; grupo con malla de AS + inóculo de Staphylococcus epidermidis. Bajo anestesia se realizaron las incisiones en los flancos absominales y se formaron los grupos. Se realizó un seguimiento macroscópico e histopatológico de la zona afectada y se encontró que la presencia de mallas de AS evita o disminuye drásticamente, tanto la diseminación de la infección a tejidos adyacentes como su irritación. Ello ocurre aun en presencia de Escherichia coli o de Staphylococcus epidermidis. En los grupos testigo con malla de AS sin inóculo, testigo con inóculo de Escherichia coli sin malla, otro grupo testigo con inóculo de Staphylococcus epidermidis sin malla y el grupo con malla de AS + inóculo de Escherichia coli, la reepitelización y la reducción en la herida fueron superiores a los grupos que fueron inoculados con Staphylococcus epidermidis. Los odd ratios generales mostraron que el riesgo de diseminación fue 58 veces menor con el uso de malla de AS y E. coli como organismo infectante (IC 95% 6.2-210). Los resultados encontrados indican que la malla de AS es capaz de proporcionar condiciones adecuadas para la formación de tejido de granulación, sin irritación en los tejidos adyacentes y evitando la diseminación de la infección en heridas cavitadas y contaminadas por E. coli y por Staphylococcus epidermidis en ratas. Sin embargo, la presencia de granuloma puede significar una desventaja cicatrizal o estética, como se observó en el grupo testigo con malla de AS sin inóculo.

Eficacia clinica del hidrogel con plata iónica (silvercare®) en el control y cicatrización de heridas infectadas / Clinic efficacy of hydrogel with ionic silver (silvercare ®) in control and healing Of infected wounds

Objetivo: determinar la eficacia clínica de la plata iónica en hidrogel (SilverCare®), en pacientes con heridas agudas o crónicas con colonización crítica bacteriana o heridas infectadas que hayan sido intervenidos en el Servicio de Cirugía Cardiovascular del Hospital Universitario de Caracas, Venezuela, entre los meses de julio y diciembre del 2011. Pacientes y métodos: de un total de 34 pacientes con estudios bacteriológicos positivos, se incluyeron 25 pacientes entre 18 y 70 años, intervenidos por patología cardiaca central o periférica que presentaron heridas agudas o crónicas con colonización crítica o infección bacteriana registrada por cultivo de secreción. Resultados: de los 25 pacientes, 5 fueron pacientes con cirugía cardíaca, postoperados principalmente de revascularización miocárdica quirúrgica complicada con infección de herida esternal o safenectomía, y 20 fueron pacientes con postoperatorio de cirugía vascular periférica (exploración vascular por herida por arma de fuego 15 pacientes, otras cirugías periféricas 5 pacientes). Se registró un total de 25 resultados de cultivos positivos para los siguientes gérmenes: Escherichia coli (8 casos 32%), Acinetobacter baumannii (4 casos­16%), Stafilococo aureus meticilino resistente (4 casos ­ 16%), Psedomona aeruginosa (3 casos­12%), Acinetobacter SP multirresistente (1 caso­4%), Enterobacter agglomerans (1 caso­4%), Klebsiella S.P.P. (1 caso 4%), Dos o más gérmenes (3 casos­12%). Se encontró bacterias multiresistentes en 10 casos (40%). Se pudo determinar una reducción de más del 25% de los diámetros de las heridas a la cuarta semana de tratamiento en 23 casos (92%), control de la infección en 24 casos (96%), además de eliminación del dolor y olor en el 96% de los casos, disminución de la cantidad de exudado en 88%. No hubo recidiva de la infección en la herida a los 60 días de seguimiento. Conclusión: se confirma la eficacia clínica del uso de hidrogel con plata (SilverCare®) en el control de la infección y cicatrización en pacientes con heridas infectadas con poco a moderado exudado, considerando que la reducción de la velocidad de cicatrización fue debida al hidrogel y el control de la infección a la plata iónica(AU)

Objective: to determine the clinical efficacy of the ionic silver in hydrogel (SilverCare ®) in patients with acute or chronic bacterial critical colonization with wounds or infected wounds that have been operated in the service of Cardiovascular Surgery of the Hospital Universitario de Caracas, between the months of July and December 2011. Method: a total of 34 patients with positive bacteriological studies, included 25 patients between 18 and 70 years, operated by central or peripheral heart disease presenting with acute or chronic wounds with critical colonization or bacterial infection registered by culture of drainage. Results: of 25 patients, 5 were patients with cardiac surgery, undergone mainly myocardial revascularization surgery complicated with saphenectomy or sternal wound infection, and 20 patients with postoperative peripheral vascular surgery (vascular injury by firearm scan 15 patients, other peripheral surgeries 5 patients). There was a total of 25 results of positive cultures for the following germs: Escherichia coli (8 cases-32%), Acinetobacter baumannii (4 cases-16%), S. aureus aureus Methicillin resistant (4 cases - 16%), sedomona aeruginosa (3 cases-12%), multidrug-resistant Acinetobacter SP (1 case-4%), Enterobacter agglomerans (case 1-4%), Klebsiella S.P.P. (case 1-4%), two or more germs (3 cases-12%). Found multi-resistant bacteria in 10 cases (40%). It was determined a reduction of more than 25% of the diameters of the wounds a fourth week of treatment in 23 cases (92%), infection control in 24 cases (96%), in addition to eliminating the pain and smell in 96% of cases, decrease in the amount of exudate by 88%. There was no recurrence of the infection in the wound to 60 days of follow-up. Conclusion: is confirmed the clinical efficacy of the use of hydrogel with silver (SilverCare®) in the control of infection and scarring in patients with wounds infected with little to moderate exudate, considering that the reduction of the speed of healing was due to the Hydrogel and control of infection to the Ionic silver(AU)

Uso de fibrinógeno humano en la generación de soportes para la obtención de equivalentes tisulares / Use of human fibrinogen in the generation of scaffold for obtaining Tissue equivalents

Desde sus orígenes, la Ingeniería de Tejidos ha buscado diversos materiales que puedan ser utilizados para la generación de soportes que sirvan para el anclaje, proliferación y diferenciación celular que conduzcan a la obtención de tejidos humanos. Muchos materiales de tipo cerámico, polimérico y metálico se han evaluado, pero hasta la fecha muchos de ellos han sido rechazados por diversas razones, entre otras su escasa biocompatibilidad y biodegradabilidad, la respuesta inmune generada, la baja resistencia mecánica o el riesgo de transmisión de virus o priones. El fibrinógeno es una proteína presente en el plasma sanguíneo que puede ser utilizada para la generación de soportes tridimensionales que favorezcan el crecimiento de células; se obtiene a partir del propio paciente, bancos de sangre o como proteína purificada (Tisseel® o Tissucol®, Laboratorios Baxter). El fibrinógeno evita el desencadenamiento de una respuesta inmunológica y el uso de productos xenogénicos. Debido a la estructura proteica, la adhesión y proliferación celular se ven favorecidas dando excelentes resultados en la generación de equivalentes de piel, cartílago, córnea y reemplazos cardiacos en aplicaciones in vitro e in vivo. Como desventajas presenta su rápida degradación y su baja resistencia mecánica; sin embargo, en los últimos años se han venido evaluando mezclas con algunos biopolímeros como ácido poliláctico (PLLA), ácido poli-glicólico (PGA) y alginato de sodio. Esta revisión presenta algunas de las principales aplicaciones del fibrinógeno en Ingeniería de Tejidos.

Since its origin, Tissue Engineering has sought various materials that can be used for generation of scaffolds that serve to anchor, proliferation and cell differentiation leading to the production of human tissues. Many materials such as ceramic, polymeric and metal type have been evaluated to date but many have been rejected for various reasons, including its limited biocompatibility and biodegradability, immune response generated, low mechanical strength or the risk of transmission of virus or prions. Fibrinogen is a protein present in blood plasma that can be used to generate three-dimensional scaffolds that favors growth of cells, it is obtained from the patient itself, bank of blood or purified protein (Tisseel® or Tissucol®, Laboratorios Baxter). Fibrinogen acts slowing or reversing the immune response and avoiding the use of xenogeneic materials. Because the protein structure, adhesion and cell proliferation is favored with excellent results in the generation of skin equivalents, cartilage, cornea and even heart replacements in vitro and in vivo. The disadvantages presented are the rapid degradation and low mechanical strength, but in recent years it has been evaluating some biopolymer mixtures as polylactic acid (PLLA), poly-glycolic acid (PGA) and sodium alginate. This review presents some of the main applications of fibrinogen in Tissue Engineering.