Eletrofiação aplicada a cicatrização de feridas: revisão de literatura / Electrospinning applied to wound healing: literature review / Electroalambre aplicado a la cicatrización de heridas: revisión de la literatura

feridas correspondem a interrupção da continuidade da pele, com a perda de uma ou mais camadas do tecido cutâneo. Curativos tradicionalmente aplicados em feridas cutâneas buscam principalmente fornecer uma barreira de proteção e permitir o desenvolvimento dos eventos celulares e bioquímicos que compreendem a cicatrização. Objetivou-se com este estudo apresentar sob a forma de revisão de literatura narrativa os principais eventos relacionados ao processo de reparo tecidual da pele, bem como abordar a aplicabilidade da técnica de eletrofiação no desenvolvimento de curativos funcionais biocompatíveis. Foram selecionados artigos voltados à caracterização dos eventos chave ocorridos a nível tecidual durante a cicatrização e, na sequência, buscou-se artigos voltados à produção, caracterização e aplicação de filmes nanoeletrofiados com ênfase na utilização de biopolímeros e substâncias bioativas. Observou-se que a maioria dos trabalhos recentes, voltados a pesquisa de base, descrevem a resposta vascular como o principal evento do processo cicatricial, sendo responsável pelas etapas que se desenrolam a seguir, que compreendem as fases inflamatória, proliferativa e de remodelamento, classicamente já descritas. Os curativos funcionais baseados em polímeros eletrofiados apresentam resultados superiores quanto testados in vitro e in vivo. As características morfoestruturais mimetizam a matriz extracelular e podem atuar em tecidos alvo como dispositivos de entrega de substâncias. Conclui-se que a atualização e reorganização de conceitos relativos à cicatrização podem contribuir no desenvolvimento de inovações, como os curativos produzidos por eletrofiação. Embora promissora, as desvantagens da técnica encontram-se principalmente no processo de obtenção e disponibilidade, que limitam a aplicação clínica em escala comercial.

Wounds correspond to the interruption of skin continuity, with the loss of one or more layers of skin tissue. Dressings traditionally applied to cutaneous wounds mainly seek to provide a protective barrier and allow the development of cellular and biochemical events that comprise healing. The objective of this study was to present, in the form of a narrative literature review, the main events related to the skin tissue repair process, as well as to address the applicability of the electrospinning technique in the development of biocompatible functional dressings. Articles focused on the characterization of the key events that occurred at the tissue level during healing were selected and, subsequently, articles focused on the production, characterization and application of nanoelectrospun films with emphasis on the use of biopolymers and bioactive substances were sought. It was observed that most recent works, focused on basic research, describe the vascular response as the main event of the healing process, being responsible for the steps that follow, which include the inflammatory, proliferative and remodeling phases, classically already described. Functional dressings based on electrospun polymers show superior results when tested in vitro and in vivo. The morphostructural features mimic the extracellular matrix and can act in target tissues as substance delivery devices. It is concluded that the updating and reorganization of concepts related to healing can contribute to the development of innovations, such as dressings produced by electrospinning. Although promising, the technique's disadvantages lie mainly in the process of obtaining and availability, which limit clinical application on a commercial scale.

Las heridas corresponden a la interrupción de la continuidad de la piel, con la pérdida de una o más capas de tejido cutáneo. Los apósitos aplicados tradicionalmente a las heridas cutáneas buscan principalmente proporcionar una barrera protectora y permitir el desarrollo de los eventos celulares y bioquímicos que comprenden la curación. El objetivo de este estudio fue presentar en forma de revisión bibliográfica narrativa los principales acontecimientos relacionados con el proceso de reparación tisular de la piel, así como abordar la aplicabilidad de la técnica de electrodeposición en el desarrollo de apósitos funcionales biocompatibles. Se seleccionaron artículos dirigidos a la caracterización de los eventos chave ocurridos a nivel técnico durante la cicatrización y, a continuación, se buscaron artículos dirigidos a la producción, caracterización y aplicación de películas nanoelectrofíricas con énfasis en el uso de biopolímeros y sustancias bioativas. Se observa que la mayoría de los trabajos recientes, realizados en la investigación de base, describen la respuesta vascular como el principal evento del proceso cicatricial, siendo responsable de las etapas que se desarrollan a continuación, que comprenden las fases inflamatoria, proliferativa y de remodelación, clásicamente descritas. Los apósitos funcionales basados en polímeros electro-tejidos presentan resultados superiores cuando se prueban in vitro e in vivo. Las características morfoestruturales mimetizan la matriz extracelular y pueden actuar en tejidos alvos como dispositivos de entrega de sustancias. Se concluye que la actualización y la reorganización de los conceptos relativos a la cicatrización pueden contribuir al desarrollo de innovaciones, como las curativas producidas por la electrofagia. Aunque es prometedora, las desventajas de la técnica radican principalmente en el proceso de obtención y la disponibilidad, que limitan la aplicación clínica a escala comercial.

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)

Cinética de la adsorción de fluoruro y arsénico usando nano-fibras de alúmina / Kinetics of the fluoride and arsenic adsorption using alumina nanofibers

Resumen En muchos países del mundo, incluido México, la presencia de elementos tóxicos, como el arsénico y flúor por encima de los niveles máximos permitidos en el agua potable (0.01 mg/L y 1.5 mg/L), respectivamente está generando problemas a la salud, como el cáncer y la fluorosis esquelética, respectivamente. El objetivo de este trabajo fue determinar la cinética del proceso de adsorción del fluoruro y arsénico en soluciones sintéticas, utilizando gamma alúmina (γ-Al2O3) para establecer si el proceso se desarrolla espontáneamente. Se sintetizó γ-Al2O3 nano-fibrilar, con alta área superficial /g), por precipitación homogénea, y se (352 m2 secó por espray. El nanomaterial adsorbente obtenido se usó para eliminar el fluoruro y el arsénico total de soluciones sintéticas. La morfología de la nano-fibra de γ-Al2O3 mesoporosa se analizó usando microscopía electrónica de transmisión y de barrido. El área superficial se determinó por adsorción-desorción a pH 7 de nitrógeno. Las isotermas de adsorción del proceso de remoción coincidieron con el modelo de Langmuir para ambos elementos. La γ-Al2O3 eliminó hasta 96 % de iones flúor y 92 % de arsénico total a pH 5, mientras que a pH 7 se alcanzó una remoción del 90 % y 94.2 % de fluoruro y arsénico, respectivamente. La cinética de remoción siguió el modelo de seudo-segundo orden, y el parámetro de equilibrio adimensional y la energía libre estándar de Gibbs confirmaron que el proceso se desarrolló espontáneamente. La gamma alúmina nano-fibrilar permitió la remoción natural y espontánea de arsénico y fluoruro presente en las soluciones utilizadas en este estudio.

Abstract In many countries of the world including Mexico, the presence of toxic elements such as arsenic and fluoride on the maximum levels permitted in drinking water (0.01 mg/L and 1.5 mg/L) is causing health problems such as cancer and skeletal fluorosis, respectively. For this reason, the objective of this work was to determine the kinetics of adsorption process of the fluoride and arsenic in synthetic water using gamma alumina (γ-Al2O3) and to determine whether the process develops spontaneously. Nanofiber γ-Al2O3 with high surface area was synthesized by homogeneous precipitation and spray dry method. This adsorbent nanomaterial was used to remove fluoride and total arsenic from synthetic water. Nanofiber morphology of the mesoporous γ-Al2O3 was analyzed by transmission and scanning electron microscopy. The high surface area (352 m2/g) was determined by nitrogen adsorption-desorption. The adsorption isotherms of the removal process concur by the Langmuir model for both toxic elements. γ-Al2O3 removes up to 96 % of fluoride ions and 92 % of total arsenic at pH5, while a removal of 90 % and 94.2 % at pH7 of fluoride and arsenic, respectively, is achieved. The removal kinetics follows the pseudo-second order model, and the dimensionless equilibrium parameter and Gibbs standard free energy confirm that the process is performed spontaneously. The gamma nano-fibrillar alumina is a good material for the natural and spontaneous removal of arsenic and fluoride present in synthetic water used in this study.

Proliferation and differentiation of mouse spermatogonial stem cells on a three-dimensional surface composed of PCL/gel nanofibers / Proliferación y diferenciación de células madre espermatogónicas de ratón en una superficie tridimensional compuesta de nanofibras PCL / gel

Spermatogonial stem cells (SSCs) have self-renewal and differentiation capacity essential for sperm production throughout the male reproductive life. The electrospun polycaprolactone/gelatin (PCL/Gel) nanofibrous scaffold mimics important features of the extracellular matrix (ECM), which can provide a promising technique for the proliferation and differentiation of SSCs in vitro. The goal of the present study was to investigate the effects of PCL/Gel nanofibrous scaffold on the propagation and differentiation of neonate mouse SSCs (mSSCs). mSSCs were enzymatically isolated, and the cells were purified by differential plating method and seeded on scaffold. After 2 weeks, viability, colony number and diameter, and expression of specific spermatogonial cell genes were investigated. After mSSCs propagation, the cells were cultivated in a differentiation medium on the scaffold for another 2 weeks, and differentiating cells were analyzed by real-time PCR. The number of mSSC colony (P<0.01) and expression levels of specific spermatogonial genes Plzf and Inga6 (P<0.01) and also differentiation genes c-Kit, Tp1 and Ptm1 (P<0.05) were higher in scaffold group compared with control during the culture period. We conclude that mSSCs can be expanded and can differentiate toward spermatid cells on PCL/Gel nanofibrous scaffold with improved developmental parameters.

Las células madre espermatogónicas (CME) tienen capacidad de auto renovación y diferenciación esenciales para la producción de esperma a lo largo de la vida reproductiva masculina. El «scaffold¼ nanofibroso de policaprolactona / gelatina (PCL / Gel) electrohilado imita características importantes de la matriz extracelular (MEC), que puede proporcionar una técnica prometedora para la proliferación y diferenciación de CME in vitro. El objetivo del presente estudio fue investigar los efectos del «scaffold¼ nanofibroso PCL / Gel en la propagación y diferenciación de CME de ratones neonatos (mSSC). Los mSSC se aislaron enzimáticamente y las células se purificaron mediante un método de siembra diferencial y se sembraron en un «scaffold¼. Después de 2 semanas, se investigaron la viabilidad, el número y el diámetro de las colonias y la expresión de genes específicos de células espermatogónicas. Después de la propagación de mSSC, las células se cultivaron en un medio de diferenciación en el «scaffold¼ durante otras 2 semanas, y las células se analizaron mediante PCR en tiempo real. El número de colonias mSSC (P <0,01) y los niveles de expresión de los genes espermatogónicos específicos Plzf e Inga6 (P <0,01) y también los genes de diferenciación c-Kit, Tp1 y Ptm1 (P <0,05) fueron mayores en el grupo de «scaffold¼ en comparación con el control durante el período de cultivo. Concluimos que los mSSC pueden expandirse y diferenciarse en células espermátidas en un «scaffold¼ de nanofibras PCL / Gel con parámetros de desarrollo mejorados.

Synthesis and morphological characterization of Polycaprolactone (PCL) membranes with tara extract (Caesalpinia spinosa) / Síntese e caracterização morfológica de membranas eletrofiadas de Policaprolactona (PCL) com extrato de tara (Caesalpinia spinosa)

Objective: This study aimed the synthesis and morphological characterization of PCL electrospun fibers containing tara extract. Material and Methods: For this, tara extract synthesis was performed by two different extraction methods: rotary evaporator and extractor soxhlet. Then, two solutions were prepared by dissolving 3g of PCL in 2mL of Acetone. The first solution used 0.4 mL tara extract obtained by RE and the second solution used 0.4 mL tara extract obtained by SE. After the solutions electrospinning, under different parameters, obtaining It was obtained the experimental groups: ChTa 1 nanofibers with RE extract, under 12 Kv; ChTa 2 nanofibers with RE extract, under 15 Kv; ChTa 3 nanofibers with ES extract, under 12Kv and ChTa 4 nanofibers with ES extract, under 15kV. Scanning electron micrographs were performed for morphological analysis. Results: Fiber formation was observed for all parameters. About the fiber diameter: ChTa 1 presented a mean of 0.82 ± 0.36µm, ChTa 2 1.232 ±0471µm, ChTa 3 1.469 ± 0.614µm and ChTa 4 1.017 ± 0.417. Also the beads formation was analyzed: ChTa 1 group presented 8 beads, ChTa 2 presented 5, ChTa 3 presented 30 and ChTa 4 presented 15 beads. Conclusion: It can be concluded that it is possible to obtain an effective synthesis of electrospun membranes of PCL and Caesalpinia spinosa extract, indicating a potential of therapeutic application for lesions such as prosthetic stomatitis. (AU)

Objetivo: Este estudo objetivou a síntese e a caracterização morfológica de fibras eletrofiadas de PCL contendo extrato de tara, caracterizando sua morfologia. Material e Métodos: Para isso, a síntese do extrato de Tara foi realizada por dois diferentes métodos de extração: Evaporador rotativo e Extrator de soxhlet. Em seguida, duas soluções foram preparadas dissolvendo 3g de PCL em 2 mL de acetona. A primeira solução utilizou 0,4 mL de extrato de Tara obtida por ER. A segunda solução utilizou 0,4 mL de extrato de Tara obtida por ES. Após as soluções serem eletrofiadas, sob diferentes parâmetros, obtiveram-se os grupos experimentais: ChTa 1 nanofibras com extrato de RE, sob 12Kv; ChTa 2 nanofibras com extrato de RE, sob 15Kv; ChTa 3 nanofibras com extrato de ES, com menos de 12Kv e nanofibras de ChTa 4 com extrato de ES, sob 15kV. Micrografias eletrônicas de varredura foram realizadas para análise morfológica. Resultados: A formação de fibras foi observada para todos os parâmetros. Quanto ao diâmetro da fibra: ChTa 1 apresentou uma média de 0,82 ± 0,36 µm, o ChTa 2 1,232 ± 0471 µm, o ChTa 3 1,469 ± 0,614 µm e o ChTa 4 1,017 ± 0,417. Também foi analisada a formação dos beads: o grupo ChTa 1 apresentou 8 beads, o ChTa 2 5, o ChTa 3 30 e o ChTa 4 15. Conclusão: Pôde-se concluir que é possível obter uma síntese efetiva de membranas eletrofiadas de extrato de PCL e Caesalpinia spinosa, indicando um potencial de aplicação terapêutica para lesões como a estomatite protética. (AU)

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)

Evaluation of Mechanical Properties of Various Nanofibre Reinforced Bis-GMA/TEGDMA Based Dental Composite Resins / Evaluación de las propiedades mecánicas de varias resinas compuestas dentales basadas en Bis-GMA/TEGDMA reforzadas con nanofibras

ABSTRACT Objective: To investigate the mechanical properties of various mass fractions of Nylon 6 (N6), polymethyl-metacrylate (PMMA) and polyvinylidene-difluoride (PVDF) nanofibres reinforced bisphenol A-glycidyl methacrylate (Bis-GMA) and tri-ethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA) based dental composite resins and to evaluate the penetration characteristics of the nanofibres into the resin. Methods: Nylon 6, PMMA and PVDF nanofibres were produced using the electrospinning method. The morphologies of the fabricated nanofibres were evaluated with a scanning electron microscope (SEM). The nanofibres were placed into the resin matrix at different mass fractions (3%, 5% and 7%). The three-point bending test was applied to nanofibre-reinforced dental composite resins and neat resin specimens. The flexural strength (Fs), flexural modulus (EY) and work of fracture (WOF) of the groups were found. The analysis of variance was used for the statistical analysis of the acquired data. Tukey 's multiple test was performed to compare the Fs, EY and WOF means. Fractured surfaces of the samples were observed by SEM, and fracture morphologies were evaluated. Results: Polymethyl-metacrylate nanofibres dissolved in the matrix, and a polymer alloy took place in the matrix. Fibre pull-out and fibre bridging mechanisms were observed by SEM images of the N6 and PVDF nanofibre-reinforced dental composites. The produced nanofibres enhanced the mechanical properties of the dental composite resins. Conclusion: Fibre pull-out and fibre bridging mechanisms on the fractured surfaces of samples may play a key role in the reinforcement of dental composite resins. However, polymer alloy of PMMA nanofibres increased the mechanical properties of the resin matrix.

RESUMEN Objetivo: Investigar las propiedades mecánicas de resinas compuestas dentales basadas en bisfenol A-diglicidildimetacrilato (Bis-GMA) y dimetacrilato trietilen-glicol (TEGDMA) reforzadas con nanofibras de fracciones de masa de Nylon 6 (N6), polimetilmetacrilato (PMMA) y fluoruro de polivinilideno (PVDF), y evaluar las características de la penetración de las nanofibras en la resina. Métodos: Se produjeron nanofibras de Nylon 6, PMMA y PVDF utilizando el método de electrohilado (electrospinning). Las morfologías de las nanofibras fabricadas fueron evaluadas con un microscopio electrónico de barrido (MEB). Las nanofibras fueron introducidas en la matriz de resina en diferentes fracciones de masa (3%, 5% y 7%). La prueba de flexión de tres puntos fue aplicada a las resinas compuestas dentales reforzadas por nanofibras y a las muestras de resina pura. La resistencia a la flexión (Rf), el módulo de flexión (EY) y el trabajo de fractura (WOF) de los grupos fueron halladas. El análisis de varianza se usó para el análisis estadístico de los datos adquiridos. Se realizó la prueba de comparaciones múltiples de Tukey con el propósito de comparar las medidas de Rf, EY y WOF. Las superficies fracturadas de las muestras fueron observadas mediante un MEB, y se evaluaron las morfologías de fractura. Resultados: Las nanofibras de polimetilmetacrilato se disolvieron en la matriz, y tuvo lugar una aleación de polímeros en la matriz. Los mecanismos de desprendimiento de fibras y puenteo de fibras fueron observados mediante imágenes de MEB de los compuestos dentales reforzados con nanofibras de N6 y PVDF. Las nanofibras producidas realzaron las propiedades mecánicas de las resinas compuestas dentales. Conclusión: Los mecanismos de desprendimiento de fibras y puenteo de fibras en las superficies fracturadas de las muestras pueden desempeñar un papel clave en el reforzamiento de las resinas de los compuestos dentales. Sin embargo, la aleación polimérica de las nanofibras de PMMA aumentó las propiedades mecánicas de la matriz de resina.

Fabricación de nanofibras de TiO2/ZnO para aplicaciones de almacenamiento de energía / Fabrication of TiO2/ZnO nanofibers for energy storage applications / Fabricação de nanofibras TiO2/ZnO para aplicações de armazenamento de energia

Resumen Se estudiaron nanofibras de TiO2/ZnO preparadas por calcinación de fibras precursoras de poli (vinil acetato), isopropóxido de titanio y nano polvo de zinc elaboradas por la técnica de electrohilado. La estructura y la morfología de las nanofibras de TiO2/ZnO y fibras precursoras se caracterizaron por Microscopia Electrónica de Barrido (SEM), Microscopia Electrónica de Barrido de Emisión de Campo equipado con Espectroscopia Dispersiva de Rayos X (FESEM-EDS), Espectroscopia de Infrarrojo con Transformada de Fourier (FTIR) y Difracción de Rayos X (XRD). El análisis XRD mostró la estructura cristalina de los óxidos de titanio (anatasa) y de zinc (wurzita hexagonal), después de calcinar las fibras precursoras a 500°C. Las microfotografías de SEM muestran que tanto las fibras precursoras como las nanofibras forman redes uniformes y buena morfología. Estas nanofibras de dióxido de titanio /óxido de zinc presentan buen área de superficie y diámetros de 200 nm apropiados que podrían ser de aplicación potencial en el campo de energía renovable, en particular, para la fabricación de celdas solares.

Abstract The TiO2 /ZnO nanofibers prepared by the calcination of polyvinyl acetate of precursor fibers, titanium isopropoxide and nano zinc powder produced by the electrospinning technique were studied. The structu-re and morphology of TiO2 /ZnO nanofibers and precursor fibers were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Field Emission Scanning Electron Microscopy coupled to Energy Dispersive X-ray spectroscopy (FESEM-EDS), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and XRD (X Ray Diffraction). XRD analysis displayed crystalline structures of titanium oxides (anatase) and zinc (hexagonal wurzite), after calcining the precursor fibers at 500 °C. SEM microphotographs display that both precursor fibers and nanofibers form uniform networks and good morphology. These titanium dioxide / zinc oxide nanofibers get good surface area and appropriate 200 nm diameters which could potentially be applied in the renewable energy field, particularly for solar cells manufacturing.

Resumo Nanofibras de TiO2 /ZnO preparado por calcinação de fibras precursoras de poli (acetato de vinila), isopropóxido de titânio e pó nano de zinco produzidos por eletrofiação técnica estudada. A estrutura e morfologia das nanofibras de TiO2/ ZnO e fibras precursores foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (SEM), Microscopia eletrônica de varredura de emissão de campo equipada com espectroscopia de raios-X dispersiva (FESEM-EDS), Espectroscopia de Fourier Transform Infrared (FTIR) e difração de raios X (DRX). A análise de XRD mostrou a formação de estruturas de cristal de óxido de titânio (anatase) e zinco (wurtzita hexagonal), depois de fibras precursoras de calcinação a 500 °C. Micrografias mostram que tanto o precursor e fibras nanofibras uniformes formar redes e boa morfologia. Estas nanofibras de dióxido de titanio /óxido de zinco apresentam bom área de superfície e diâmetros de 200 nm apropriados que poderiam ser de aplicativo potencial no campo de energia renovável, em particular, para a fabricação de celas solares.

Designing a Low Cost Electrospinning Device for Practical Learning in a Bioengineering Biomaterials Course / Diseño de un dispositivo de electrohilado de bajo costo para la enseñanza práctica en un curso de Biomateriales en Bioingeniería

Abstract The electrospinning device is used in the biomaterials research field nowadays for fabricating nanofibers that can be used for manufacturing artificial skin and muscular tissue, blood vessels (vascular grafts), orthopedic components (bones, cartilages, and ligaments/tendon), and peripheral or central nervous system components. Electrospun nanofibers act as ideal scaffolds for tissue engineering and drug delivery systems because they can mimic the functions of native extracellular matrices. A low cost electrospinning device was designed and built for undergraduate practical learning in the Biomaterials course in the area of Bioengineering at Universidad Autónoma de Baja California, México. The methodology includes 3D CAD designing, manufacturing of the acrylic cabinet, different collectors and the fabrication of poly (vinyl alcohol) nanofibrous scaffolds, in order to validate the functionality of the electrospinning system. The prototype is an affordable device; its cost is 95% less than the laboratory commercial devices.

Resumen El dispositivo de electrohilado es actualmente empleado en la investigación de biomateriales, utilizado para sintetizar nanofibras que ofrecen un potencial para la manufactura de piel artificial y tejido muscular, vasos sanguíneos (implantes vasculares), componentes ortopédicos (hueso, cartílago y tendones/ligamentos) y componentes del sistema nervioso central y periférico. Las nanofibras producidas por electrohilado pueden ser usadas como andamios ideales para ingeniería de tejidos y liberación controlada de fármacos debido a que mimetizan las funciones de la matriz extracelular. El dispositivo de electrohilado de bajo costo fue diseñado y construido para al aprendizaje practico de estudiantes de licenciatura en la asignatura de Biomateriales de la carrera de Bioingeniería. La metodología incluye diseños CAD 3D, manufactura del gabinete de acrílico, diferentes colectores y fabricación de los andamios de nanofibras de Poli (vinil alcohol) para validar la correcta funcionalidad del sistema de electrohilado. El prototipo es un dispositivo accesible económicamente, su costo es un 95% más barato que los dispositivos de tipo comercial.

Efeito de diferentes cargas orgânicas em cimentos resinosos experimentais / Effect of different organic fillers in experimental resin cements

O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento de cimentosresinosos experimentais reforçados com fibras de nylon (N6) e de nyloncom nanotubos de carbono de parede múltipla (N6+CNT). A hipótesetestada foi de que a distribuição das fibras seria capaz de melhorar aspropriedades mecânicas dos compósitos, resultando em um efetivo reforço dos cimentos resinosos. As fibras foram produzidas pela técnica da eletrofiação para caracterização e para a imersão na matriz resinosa e posterior obtenção das partículas, utilizadas em quatro diferentes frações de massa (2,5; 5,0; 10,0 e 20,0%). Também foi preparado um grupo controle, sem adição de partículas e um grupo matriz, onde as partículas sem nanofibras foram utilizadas. Foram realizados os testes deresistência à flexão, módulo de elasticidade, contração de polimerização,grau de conversão e espessura do cimento. Também foi realizada acaracterização das fibras obtidas. Os resultados mostraram que todos osgrupos apresentaram espessura de cimentação aceitáveis de acordo coma norma ISO 4049. As fibras de N6+CNT apresentaram distribuição bimodal, com fibras de maior diâmetro em relação as fibras de N6. As partículas de todos os grupos mostraram-se irregulares, aglomeradas e com grande variação de tamanho, entretanto as fibras de N6 +CNT mantiveram-se mais alinhadas, o que pode ter levado aos maiores valoresde resistência, de maneira que as menores concentrações (2,5 e 5,0%)parecem ser mais favoráveis. O acréscimo de partículas sem nanofibrasfoi capaz de aumentar a resistência dos cimentos resinosos devido a umsignificativo aumento do grau de conversão. Com relação aos valores domódulo de elasticidade, todos os grupos apresentaram valor de móduloestatisticamente maior, quando comparados com o grupo controle, porémnão apresentaram diferenças entre si em relação ao tipo e concentraçãode partícula. Podemos concluir que com a utilização de cargas orgânicas de nylon associadas a nanotubos de carbono foi...

The aim of this study was to evaluate the behavior of experimental resincement reinforced with nylon fibers (N6) and nylon with multiwalled carbonnanotubes (CNT + N6). The hypothesis was that the distribution of fiberswould be able to improve the mechanical properties, reinforcement theresin cements. The fibers were produced by electrospinning technique forcharacterization and for immersion of fibers in the resin matrix andobtainment of the particles used in four different mass fractions (2.5, 5.0,10.0 and 20.0%). It was also prepared a control group without addition ofparticles and the matrix group, where the particles without nanofibers wereused in different concentrations to eliminate the effect of pre-polymerizedmatrix. Were tested the flexural strength, elastic modulus, shrinkage,degree of conversion and thickness of the cement. It also werecharacterized the fiber obtained. The results showed that all groups hadacceptable cement thickness in accordance with ISO 4049 and that theselected parameters for the electrospinning, the fibers showed no beads.The fibers with N6 + CNT had a bimodal distribution, with the largerdiameter fibers than the N6 fiber. The particles of all groups were irregular,agglomerated and with great size variation, however the fibers N6 + CNTremained more aligned, which might explain the higher values of flexuralstrength and the lower concentrations (2.5 and 5.0%) appear to be morefavorable. The particles without fibers was able to increase the resistanceof the resin cement due to a significant increase in the degree ofconversion. All groups showed statistically higher elastic modulus valuethan the control group, but did not differ among themselves with respect tothe type and particle concentration. It is possible to conclude that the useof organic fillers with nylon and carbon nanotubes improved mechanicalproperties of the resin cements.

Efeito de diferentes cargas orgânicas em cimentos resinosos experimentais / Effect of different organic fillers in experimental resin cements

O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento de cimentosresinosos experimentais reforçados com fibras de nylon (N6) e de nyloncom nanotubos de carbono de parede múltipla (N6+CNT). A hipótesetestada foi de que a distribuição das fibras seria capaz de melhorar aspropriedades mecânicas dos compósitos, resultando em um efetivo reforço dos cimentos resinosos. As fibras foram produzidas pela técnica da eletrofiação para caracterização e para a imersão na matriz resinosa e posterior obtenção das partículas, utilizadas em quatro diferentes frações de massa (2,5; 5,0; 10,0 e 20,0%). Também foi preparado um grupo controle, sem adição de partículas e um grupo matriz, onde as partículas sem nanofibras foram utilizadas. Foram realizados os testes deresistência à flexão, módulo de elasticidade, contração de polimerização,grau de conversão e espessura do cimento. Também foi realizada acaracterização das fibras obtidas. Os resultados mostraram que todos osgrupos apresentaram espessura de cimentação aceitáveis de acordo coma norma ISO 4049. As fibras de N6+CNT apresentaram distribuição bimodal, com fibras de maior diâmetro em relação as fibras de N6. As partículas de todos os grupos mostraram-se irregulares, aglomeradas e com grande variação de tamanho, entretanto as fibras de N6 +CNT mantiveram-se mais alinhadas, o que pode ter levado aos maiores valoresde resistência, de maneira que as menores concentrações (2,5 e 5,0%)parecem ser mais favoráveis. O acréscimo de partículas sem nanofibrasfoi capaz de aumentar a resistência dos cimentos resinosos devido a umsignificativo aumento do grau de conversão. Com relação aos valores domódulo de elasticidade, todos os grupos apresentaram valor de móduloestatisticamente maior, quando comparados com o grupo controle, porémnão apresentaram diferenças entre si em relação ao tipo e concentraçãode partícula. Podemos concluir que com a utilização de cargas orgânicas de nylon associadas a nanotubos de carbono foi ...

The aim of this study was to evaluate the behavior of experimental resincement reinforced with nylon fibers (N6) and nylon with multiwalled carbonnanotubes (CNT + N6). The hypothesis was that the distribution of fiberswould be able to improve the mechanical properties, reinforcement theresin cements. The fibers were produced by electrospinning technique forcharacterization and for immersion of fibers in the resin matrix andobtainment of the particles used in four different mass fractions (2.5, 5.0,10.0 and 20.0%). It was also prepared a control group without addition ofparticles and the matrix group, where the particles without nanofibers wereused in different concentrations to eliminate the effect of pre-polymerizedmatrix. Were tested the flexural strength, elastic modulus, shrinkage,degree of conversion and thickness of the cement. It also werecharacterized the fiber obtained. The results showed that all groups hadacceptable cement thickness in accordance with ISO 4049 and that theselected parameters for the electrospinning, the fibers showed no beads.The fibers with N6 + CNT had a bimodal distribution, with the largerdiameter fibers than the N6 fiber. The particles of all groups were irregular,agglomerated and with great size variation, however the fibers N6 + CNTremained more aligned, which might explain the higher values of flexuralstrength and the lower concentrations (2.5 and 5.0%) appear to be morefavorable. The particles without fibers was able to increase the resistanceof the resin cement due to a significant increase in the degree ofconversion. All groups showed statistically higher elastic modulus valuethan the control group, but did not differ among themselves with respect tothe type and particle concentration. It is possible to conclude that the useof organic fillers with nylon and carbon nanotubes improved mechanicalproperties of the resin cements.

Efetividade de scaffolds de poli (butileno adipato-cotereftalato)/ nanohidroxiapatita obtidos por eletrofiação para aplicação biomédica: avaliação in vitro / Effectivenes of novel scaffolds poly (butylene adipate-coterephthalate) / nanohydroxyapatite obtained by electrospinning for biomedical application: In vitro evaluation

A necessidade da fabricação de novos biomateriais que possam, além de mimetizar o tecido ósseo, fornecer resistências mecânicas favoráveis próximas às do tecido ósseo natural têm despertado interesse de pesquisadores com o objetivo de melhorar a qualidade de vida de pessoas que sofreram algum tipo de lesão. Scaffolds de nanofibras poliméricas fabricados por eletrofiação apresentam características tridimensionais (3D) e poros interconectados que permitem a colonização de toda a superfície 3D por células com a consequente formação de tecidos. O scaffold de poli(butileno adipato-co-tereftalato) (PBAT) mostra-se um biomaterial promissor para regeneração óssea, porém tem sido pouco explorado até a data. Embora do uso da HA seja consagrado para uso biomédico, sua utilização em polímeros ainda é pouco estudada, principalmente em associação ao PBAT. Desta forma, o objetivo deste estudo foi avaliar a efetividade in vitro de scaffolds poliméricos (PBAT) com incorporação de nanopartículas de HA (nHAp) em diferentes concentrações, produzidos por eletrofiação, por meio da bioatividade celular e expressão gênica de osteoblast-like MG63. Células (MG63) foram cultivadas sobre scaffolds de PBAT; PBAT/3%nHAp e PBAT/5% nHAp e sem a presença dos mesmos (controle) e avaliadas pelos testes qualitativo (MEV) e quantitativo de adesão e proliferação celular (1 e 7 dias e aos 1, 3, 7, 14 e 21 dias, respectivamente), citotoxicidade celular (1, 3 e 7 dias), corante vermelho de alizarina e formação de mineralização (14 dias)e análise da expressão de genes relacionados à osteogênese por qRT-PCR aos 7, 14 e 21 dias de cultura celular. Os dados foram analisados estatisticamente por variância (ANOVA) e Tukey (p<0,05). Os scaffolds de PBAT e PBAT/nHAp não apresentaram efeito citotóxico e sua arquitetura tridimensional influenciou positivamente na adesão e proliferação celular, formação de matriz mineralizada bem como em alguns períodos na expressão dos genes ALP, Col I, Runx2, OC e OPN em ..

The need for the manufacture of new biomaterials that may, in addition to mimic to bone tissue, providing favorable mechanical strength close to natural bone have aroused the interest of researchers in order to improve the quality of life of people who have suffered some kind of injury. Scaffolds polymer nanofibers fabricated by electrospinning have three dimensional features (3D) and interconnected pores that allow the colonization of the entire 3D surface of cells with the consequent formation of tissue. Poly (butylene adipate-co-terephthalate) (PABT) scaffold showed to be a promising biomaterial for bone regeneration, however, has been underexplored todate. Although the use of HA is consecrated to biomedical use, their use in polymers is not well known, especially in association with PBAT. The aim of this study was evaluating in vitro effectiveness of polymeric (PABT) scaffolds with incorporated HA(nHAp) nanoparticles, obtained by electrospinning, through cellular bioactivity and osteoblast-like MG63 gene expression. MG63 cells were grown on PABT; PABT/3%nHAp and PABT/5%nHAp scaffolds and without their presence (control), and evaluated by qualitative (MEV) and quantitative tests of cell adhesion andproliferation (1 and 7 days and at 1, 3, 7, 14 and 21 days, respectively), cell cytotoxicity (1, 3 and 7 days), alizarin red dye and mineralization formation (14 days) and expression of genes related to osteogenesis by qRT-PCR to 7, 14 and 21 days of cell culture. Data were statistically analyzed by variance (ANOVA) and Tukey test (p<0.05). The PBAT and PBAT/nHAp scaffolds showed no cytotoxic effect and its three-dimensional architecture influenced positively in the cell adhesion and proliferation, mineralized matrix formation as well as in some periods the expression of genes ALP, Col I, Runx2, OC and OPN in relation the control group. The osteoconductive and osteoinductive effect of nHAp promoted better cellular response in scaffolds of PABT/nHAp independent.

Efetividade de scaffolds de poli (butileno adipato-cotereftalato)/ nanohidroxiapatita obtidos por eletrofiação para aplicação biomédica: avaliação in vitro / Effectivenes of novel scaffolds poly (butylene adipate-coterephthalate) / nanohydroxyapatite obtained by electrospinning for biomedical application: In vitro evaluation

A necessidade da fabricação de novos biomateriais que possam, além de mimetizar o tecido ósseo, fornecer resistências mecânicas favoráveis próximas às do tecido ósseo natural têm despertado interesse de pesquisadores com o objetivo de melhorar a qualidade de vida de pessoas que sofreram algum tipo de lesão. Scaffolds de nanofibras poliméricas fabricados por eletrofiação apresentam características tridimensionais (3D) e poros interconectados que permitem a colonização de toda a superfície 3D por células com a consequente formação de tecidos. O scaffold de poli(butileno adipato-co-tereftalato) (PBAT) mostra-se um biomaterial promissor para regeneração óssea, porém tem sido pouco explorado até a data. Embora do uso da HA seja consagrado para uso biomédico, sua utilização em polímeros ainda é pouco estudada, principalmente em associação ao PBAT. Desta forma, o objetivo deste estudo foi avaliar a efetividade in vitro de scaffolds poliméricos (PBAT) com incorporação de nanopartículas de HA (nHAp) em diferentes concentrações, produzidos por eletrofiação, por meio da bioatividade celular e expressão gênica de osteoblast-like MG63. Células (MG63) foram cultivadas sobre scaffolds de PBAT; PBAT/3%nHAp e PBAT/5% nHAp e sem a presença dos mesmos (controle) e avaliadas pelos testes qualitativo (MEV) e quantitativo de adesão e proliferação celular (1 e 7 dias e aos 1, 3, 7, 14 e 21 dias, respectivamente), citotoxicidade celular (1, 3 e 7 dias), corante vermelho de alizarina e formação de mineralização (14 dias)e análise da expressão de genes relacionados à osteogênese por qRT-PCR aos 7, 14 e 21 dias de cultura celular. Os dados foram analisados estatisticamente por variância (ANOVA) e Tukey (p<0,05). Os scaffolds de PBAT e PBAT/nHAp não apresentaram efeito citotóxico e sua arquitetura tridimensional influenciou positivamente na adesão e proliferação celular, formação de matriz mineralizada bem como em alguns períodos na expressão dos genes ALP, Col I, Runx2, OC e OPN em...

The need for the manufacture of new biomaterials that may, in addition to mimic to bone tissue, providing favorable mechanical strength close to natural bone have aroused the interest of researchers in order to improve the quality of life of people who have suffered some kind of injury. Scaffolds polymer nanofibers fabricated by electrospinning have three dimensional features (3D) and interconnected pores that allow the colonization of the entire 3D surface of cells with the consequent formation of tissue. Poly (butylene adipate-co-terephthalate) (PABT) scaffold showed to be a promising biomaterial for bone regeneration, however, has been underexplored todate. Although the use of HA is consecrated to biomedical use, their use in polymers is not well known, especially in association with PBAT. The aim of this study was evaluating in vitro effectiveness of polymeric (PABT) scaffolds with incorporated HA(nHAp) nanoparticles, obtained by electrospinning, through cellular bioactivity and osteoblast-like MG63 gene expression. MG63 cells were grown on PABT; PABT/3%nHAp and PABT/5%nHAp scaffolds and without their presence (control), and evaluated by qualitative (MEV) and quantitative tests of cell adhesion andproliferation (1 and 7 days and at 1, 3, 7, 14 and 21 days, respectively), cell cytotoxicity (1, 3 and 7 days), alizarin red dye and mineralization formation (14 days) and expression of genes related to osteogenesis by qRT-PCR to 7, 14 and 21 days of cell culture. Data were statistically analyzed by variance (ANOVA) and Tukey test (p<0.05). The PBAT and PBAT/nHAp scaffolds showed no cytotoxic effect and its three-dimensional architecture influenced positively in the cell adhesion and proliferation, mineralized matrix formation as well as in some periods the expression of genes ALP, Col I, Runx2, OC and OPN in relation the control group. The osteoconductive and osteoinductive effect of nHAp promoted better cellular response in scaffolds of PABT/nHAp independent.

Gás ozônio como agente esterilizante de nanofibras eletrofiadas para engenharia tecidual: avaliação da segurança e da eficácia / Ozone gas as sterilant for electrospun nanofibers for tissue engineering: safety and efficacy evaluation

Com o aumento da expectativa de vida e o envelhecimento da população, a medicina regenerativa vem ocupando um importante espaço visando manter a qualidade de vida da população. A engenharia de tecidos, apoiada nos avanços da biotecnologia e da nanotecnologia, vem se configurando como alternativa mais versátil e menos custosa ao reparo e transplante de tecidos e órgãos. Os arcabouços para engenharia tecidual constituídos de nanofibras têm o potencial para mimetizar a arquitetura nanométrica dos tecidos humanos, especialmente devido à grande área superficial e elevada porosidade. Para a fabricação de arcabouços de nanofibras, a técnica mais utilizada é a de eletrofiação, devido à sua alta versatilidade, e os materiais mais estudados são os polímeros biodegradáveis e biocompatíveis, que são os mais desejados para fins biomédicos. A esterilização é uma etapa crítica no processo de fabricação de produto médico implantável e pode ter impacto no desempenho dos arcabouços poliméricos. Desta forma, o objetivo deste estudo foi avaliar o impacto da esterilização por gás ozônio em arcabouços de nanofibras poliméricas eletrofiadas para engenharia de tecidos. A esterilização por ozônio foi eficaz na inativação do indicador biológico G. stearothermophilus, caracterizando eficácia na letalidade microbiana; igualmente, não se detectou crescimento microbiano no teste de esterilidade. Os arcabouços de nanofibras de poli(ácido láctico-co-ácido glicólico) tiveram suas propriedades físico-químicas, mecânicas e biológicas preservadas, mantendo o mesmo desempenho como suporte para o crescimento de fibroblastos NIH3T3 após a esterilização. Já os arcabouços de poli-caprolactona, tiveram suas propriedades alteradas e apresentaram um melhor desempenho na proliferação celular de fibroblastos L929 após a esterilização. Assim, o gás ozônio se mostrou como um método alternativo para a esterilização de nanofibras poliméricas para engenharia tecidual

Since world population is ageing, regenerative medicine has become a growing area in the medical field in order to maintain the life quality of population. With the advance of biotechnology and nanotechnology, tissue engineering has emerged as a more versatile and less costly alternative to tissue repair and transplantation. Nanofibers have the potential to mimic the human tissue architecture at the nanometer scale, especially due to their large surface area and high porosity. Electrospinning is the most applied technique to fabricate nanofibers scaffolds mainly because of its powerful and high versatility. Many polymers can be used on the fabrication of nanofibers scaffolds; however, the biodegradable and biocompatible polymers are the most desired ones for biomedical purposes. Sterilization is a critical step in the fabrication process and might impact the performance of polymeric scaffolds. Therefore, the aim of this study was to evaluate the impact of sterilization by ozone gas on polymeric electrospun nanofibers scaffolds for tissue engineering. Ozone gas sterilization was efficient in killing the G. stearothermophilus spores, a common biological indicator used for validation of sterilization processes. The sterilization method preserved the physico-chemical, mechanical, and biological properties of poly(lactic-co-glycolic) acid nanofibers, keeping the performance of NIH3T3 proliferation on the scaffolds. On the other hand, the same sterilization method altered some properties of poly-caprolactone electrospun scaffolds, what improved L929 fibroblasts proliferation on the scaffolds after sterilization. Therefore, ozone gas was found to be a benign sterilization method for polymeric electrospun scaffolds for tissue engineering

O papel da concentração de nanofibras e da composição da matriz resinosa nas propriedades flexurais de compósitos experimentais baseados em nanofibras / Flexural properties of experimental nanofiber reinforced composite are affected by resin composition and nanofiber/resin ratio

O objetivo do presente estudo foi de avaliar a influência de soluções de resina com diferentes proporções de monômeros e diferentes concentrações em massa de nanofibras nas propriedades flexurais de compósitos resinosos experimentais reforçados com nanofibras de poliacrilonitrila (PAN). Materiais e métodos: Nanofibras de PAN foram produzidas pelo processo de eletrofiação e caraterizadas por teste de tração e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os compósitos experimentais foram produzidos pela infiltração das mantas de nanofibras com diferentes misturas de BisGMA-TEGDMA (BisGMA/TEGDMA: proporções em % massa de 30/70, 50/50, e 70/30). Foram incorporadas diferentes concentrações em massa de nanofibras (de 0% a 8%). Espécimes em forma de barra foram seccionados a partir de blocos do compósito experimental e armazenados em água na temperatura de 37oC por 24h anteriormente à realização dos testes de flexão de três pontos. Foram avaliados a resistência flexural (RF), o módulo flexural (MF) e o trabalho de fratura (TF). Resultados: Os testes de tração das nanofibras de PAN demonstraram um comportamento anisotrópico das mantas de nanofibras. As propriedades mecânicas exibiram maiores valores na direção perpendicular ao eixo de rotação do coletor metálico utilizado na produção das fibras por eletrofiação. Maiores proporções de BisGMA nas misturas de resina resultaram em maiores valores de RF e MF, o que não ocorreu para os valores de TF. A adição de diferentes concentrações de nanofibras não afetou as propriedades de RF e MF em comparação com o grupo controle (resina pura) (p>0.05). No entanto, a adição das nanofibras promoveu um aumento significante do TF, principalmente para as misturas de resina com maior proporção de TEGDMA (p<0,05). Significância: A inclusão de nanofibras de PAN em resinas de modo a formar compósitos resinosos reforçados por nanofibras não afetou negativamente as propriedades flexurais do material e resultou em um aumento significativo da...

The present study had the objectives to evaluate the influence of different resin blends concentrations and nanofibers mass ratio on flexural properties of experimental Poliacrylonitrile (PAN) nanofibers reinforced composite. Materials and Methods: Poliacrylonitrile (PAN) nanofibers mats were produced by electrospinning and characterized by tensile testing and scanning electron microscopy (SEM). Experimental resin-fiber composite beams were manufactured by infiltrating PAN nanofiber meshs with varied concentrations of BisGMA-TEGDMA resin blends (BisGMA/TEGDMA: 30/70, 50/50 and 70/30 weight %). The mass ratio of fiber to resin varied from 0% to 8%. Beams were cured and stored in water at 37oC. Flexural strength (FS), flexural modulus (FM) and work of fracture (WF) were evaluated by three-point bending test after 24 hs storage. Results: The tensile properties of the PAN nanofibers indicated an anisotropic behavior being always higher when tested in a direction perpendicular to the rotation of the collector drum. Except for WF, the other flexural properties (FS and FM) were always higher as the ratio of BisGMA to TEGDMA increased in the neat resin beams. The addition of different ratios of PAN fibers did not affect FS and FM of the composite beams as compared to neat resin beams (p>0.05). However, the addition of fibers significantly increased the WF of the composite beams, and this was more evident for the blends with higher TEGDMA ratios (p<0.05). Significance: The inclusion of PAN nanofibers into resin blends did not negatively affect the properties of the composite and resulted in an increase in toughness that is a desirable property for a candidate material for restorative application.

O papel da concentração de nanofibras e da composição da matriz resinosa nas propriedades flexurais de compósitos experimentais baseados em nanofibras / Flexural properties of experimental nanofiber reinforced composite are affected by resin composition and nanofiber/resin ratio

O objetivo do presente estudo foi de avaliar a influência de soluções de resina com diferentes proporções de monômeros e diferentes concentrações em massa de nanofibras nas propriedades flexurais de compósitos resinosos experimentais reforçados com nanofibras de poliacrilonitrila (PAN). Materiais e métodos: Nanofibras de PAN foram produzidas pelo processo de eletrofiação e caraterizadas por teste de tração e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os compósitos experimentais foram produzidos pela infiltração das mantas de nanofibras com diferentes misturas de BisGMA-TEGDMA (BisGMA/TEGDMA: proporções em % massa de 30/70, 50/50, e 70/30). Foram incorporadas diferentes concentrações em massa de nanofibras (de 0% a 8%). Espécimes em forma de barra foram seccionados a partir de blocos do compósito experimental e armazenados em água na temperatura de 37oC por 24h anteriormente à realização dos testes de flexão de três pontos. Foram avaliados a resistência flexural (RF), o módulo flexural (MF) e o trabalho de fratura (TF). Resultados: Os testes de tração das nanofibras de PAN demonstraram um comportamento anisotrópico das mantas de nanofibras. As propriedades mecânicas exibiram maiores valores na direção perpendicular ao eixo de rotação do coletor metálico utilizado na produção das fibras por eletrofiação. Maiores proporções de BisGMA nas misturas de resina resultaram em maiores valores de RF e MF, o que não ocorreu para os valores de TF. A adição de diferentes concentrações de nanofibras não afetou as propriedades de RF e MF em comparação com o grupo controle (resina pura) (p>0.05). No entanto, a adição das nanofibras promoveu um aumento significante do TF, principalmente para as misturas de resina com maior proporção de TEGDMA (p<0,05). Significância: A inclusão de nanofibras de PAN em resinas de modo a formar compósitos resinosos reforçados por nanofibras não afetou negativamente as propriedades flexurais do material e resultou em um aumento significativo da...

The present study had the objectives to evaluate the influence of different resin blends concentrations and nanofibers mass ratio on flexural properties of experimental Poliacrylonitrile (PAN) nanofibers reinforced composite. Materials and Methods: Poliacrylonitrile (PAN) nanofibers mats were produced by electrospinning and characterized by tensile testing and scanning electron microscopy (SEM). Experimental resin-fiber composite beams were manufactured by infiltrating PAN nanofiber meshs with varied concentrations of BisGMA-TEGDMA resin blends (BisGMA/TEGDMA: 30/70, 50/50 and 70/30 weight %). The mass ratio of fiber to resin varied from 0% to 8%. Beams were cured and stored in water at 37oC. Flexural strength (FS), flexural modulus (FM) and work of fracture (WF) were evaluated by three-point bending test after 24 hs storage. Results: The tensile properties of the PAN nanofibers indicated an anisotropic behavior being always higher when tested in a direction perpendicular to the rotation of the collector drum. Except for WF, the other flexural properties (FS and FM) were always higher as the ratio of BisGMA to TEGDMA increased in the neat resin beams. The addition of different ratios of PAN fibers did not affect FS and FM of the composite beams as compared to neat resin beams (p>0.05). However, the addition of fibers significantly increased the WF of the composite beams, and this was more evident for the blends with higher TEGDMA ratios (p<0.05). Significance: The inclusion of PAN nanofibers into resin blends did not negatively affect the properties of the composite and resulted in an increase in toughness that is a desirable property for a candidate material for restorative application.