Atividade antifúngica de nanofibras de policaprolactona/nistatina: estudo in vitro e in vivo / Antifungal activity of polycaprolactone/nystatin nanofibers: in vitro and in vivo study

Este estudo avaliou a eficácia in vitro e in vivo de mantas de nanofibras (NF) de policaprolactona (PCL) incorporadas com nistatina (NIS) no tratamento da estomatite protética (EP) em modelos animais. NF foram sintetizadas com diferentes concentrações de NIS, totalizando quatro soluções: PCL puro, PCL/NIS 0,045 g, PCL/NIS 0,090 g e PCL/NIS 0,225 g. A liberação da NIS foi analisada por espectroscopia Ultravioleta-Visível. A capacidade das mantas de inibirem o biofilme de Candida albicans, principal fator etiológico da EP, dividindo-se cinco grupos (N=5) compostos por um grupo com controle de células de C. albicans e com PCL puro, além das três concentrações de NIS. A seguir, foi analisada a viabilidade celular em queratinócitos humanos (HaCat) por meio do teste colorimétrico de resazurina. Cinco grupos foram divididos (N=10): controle celular, PCL puro e as três concentrações de NIS. Em modelos animais de ratos Wistar albinos (N=18), dispositivos palatinos (DP) de resina acrílica foram confeccionados simulando próteses totais e utilizados para a indução da EP. Para isso, DP contaminados com C. albicans foram cimentados na região molar da cavidade bucal dos animais e permaneceram em boca por 48 h. Após esse período, os DP foram removidos e os animais foram divididos em três grupos: (C) controle; (B1) com tratamento por mantas de PCL/NIS 0,045 g e (B2) PCL/NIS 0,225 g, com N=6. Então novos DP, livres de contaminação, foram cimentados na cavidade oral dos animais e permaneceu por mais 48 h. Após esse período, os animais foram eutanasiados, a contagem de UFC/ mL foi realizada e os palatos foram coletados para a análise histológica. A curva padrão de NIS obtida apresentou R2 de 0,99. As três concentrações de NF apresentaram liberação de NIS, com pico no tempo de 6 h e valores de 66,26 µg/ mL para PCL/NIS 0,045 g, de 333,87 µg/ mL para PCL/NIS 0,090 g e 436,51 µg/ mL para PCL/NIS 0,225 g, constantes até o fim do experimento. Os grupos com NIS reduziram em 2,5 log10 de crescimento do biofilme fúngico em relação aos grupos sem tratamento, Controle e PCL, sem diferença estatística significativa. Não foi observada citotoxicidade nas células HaCat, com viabilidade celular de 93,7% para PCL/NIS 0,045 g, 72,6% para PCL/NIS 0,090 g e 72,4% para PCL/NIS 0,225 g. A indução da EP nos três grupos foi possível e, porém, sem redução significativa na contagem de UFC/ mL de C. albicans nos grupos B1 e B2. Na análise histológica do grupo C pôde-se observar infiltração de hifas de Candida na camada queratinizada, presença de células inflamatórias formando micro abscessos e um discreto infiltrado inflamatório no tecido conjuntivo subjacente ao epitélio infectado. Nos grupos B1 e B2 não foram encontradas alterações epiteliais, concluindo-se que as NF demonstraram atividade antifúngica in vitro e foram efetivas na prevenção da penetração de hifas no tecido palatino de animais com DP (AU)

This study evaluated the in vitro and in vivo efficacy of nanofiber (NF) mats of polycaprolactone (PCL) incorporated with nystatin (NIS) in the treatment of denture stomatitis (DS) in animal models. NFs were synthesized with different concentrations of NIS, totaling four solutions: pure PCL, PCL/NIS 0.045 g, PCL/NIS 0.090 g, and PCL/NIS 0.225 g. The release of NIS was analyzed by Ultraviolet-Visible spectroscopy. The ability of the mats to inhibit Candida albicans biofilm, the main etiological factor of DS, was assessed by dividing five groups (N=5) composed of a group with C. albicans cell control and with pure PCL, in addition to the three concentrations of NIS. Next, cell viability in human keratinocytes (HaCat) was analyzed using the resazurin colorimetric test. Five groups were divided (N=10): cell control, pure PCL, and the three concentrations of NIS. In albino Wistar rat animal models (N=18), palatal devices (PD) made of acrylic resin were fabricated to simulate total prostheses and used to induce DS. For this, PD contaminated with C. albicans were cemented in the molar region of the animals' oral cavity and remained in the mouth for 48 hours. After this period, the PDs were removed, and the animals were divided into three groups: (C) control; (B1) treated with PCL/NIS 0.045 g mats, and (B2) PCL/NIS 0.225 g, with N=6. Then new, uncontaminated PDs were cemented in the animals' oral cavity and remained for another 48 hours. After this period, the animals were euthanized, UFC/ mL counts were performed, and the palates were collected for histological analysis. The standard NIS curve obtained showed an R2 of 0.99. The three concentrations of NF showed NIS release, with a peak at 6 h and values of 66.26 µg/ mL for PCL/NIS 0.045 g, 333.87 µg/ mL for PCL/NIS 0.090 g, and 436.51 µg/ mL for PCL/NIS 0.225 g, remaining constant until the end of the experiment. The groups with NIS reduced fungal biofilm growth by 2.5 log10 compared to the untreated groups, Control and PCL, with no significant statistical difference. No cytotoxicity was observed in HaCat cells, with cell viability of 93.7% for PCL/NIS 0.045 g, 72.6% for PCL/NIS 0.090 g, and 72.4% for PCL/NIS 0.225 g. Induction of DS in the three groups was possible; however, there was no significant reduction in UFC/ mL counts of C. albicans in groups B1 and B2. Histological analysis of group C revealed infiltration of Candida hyphae in the keratinized layer, presence of inflammatory cells forming micro abscesses, and a discreet inflammatory infiltrate in the connective tissue underlying the infected epithelium. No epithelial alterations were found in groups B1 and B2, concluding that NFs demonstrated in vitro antifungal activity and were effective in preventing hyphal penetration into palatal tissue in animals with PD.(AU)

Development of electrospun-based polyetherimide fibers and diameter analysis for potential use in dental materials / Desenvolvimento de fibras de polieterimida à base de eletrofiação e análise de diâmetro para uso potencial em materiais odontológicos

Objetives: this study aimed to fabricate electrospun-based polyetherimide (PEI) fibers, under controlled parameters, and to perform a diameter analysis for potential mechanical improvement of dental materials. Material and Methods: PEI pallets (0.75 g) were dissolved in 2 mL of chloroform and then processed by electrospinning, under a flow rate of 1mLh-1, three different electrical voltages (10kV, 15kV and 20kV) and three distances (10 cm, 15 cm and 18 cm) between the needle tip and collector. These parameter combinations resulted in nine experimental groups that were analyzed using scanning electron microscopy (SEM) and image processing program for diameter measurement. Statistical analysis was performed using two-way ANOVA with post-hoc Tukey (5% significance). Results: from SEM images it was possible to observe formation of solid, misaligned and flawless defect-free fibers. And from the statistical analysis, distance (p = 0,0026) and the electric tension (p = 0,0012) showed a significant difference, but not for interaction between then (p = 0,4486). Conclusion: thus, it can be concluded that there is a possibility of the morphology control of PEI electrospun fibers, such as diameter, that can be used for a variety of applications such as incorporation in dental materials in order to improve its properties. (AU)

Objetivos: o objetivo deste estudo foi fabricar fibras de polieterimida à base de eletrofiação (PEI), sob parâmetros controlados, e realizar uma análise de diâmetro para potencial aprimoramento mecânico de materiais odontológicos. Material e métodos: paletes de PEI (0,75 g) foram dissolvidos em 2 mL de clorofórmio e processados pela eletrofiação, sob uma razão de fluxo de 1 mLh-1, três tensões elétricas diferentes (10 kV, 15 kV e 20 kV) e três distâncias (10 cm, 15 cm e 18 cm) entre a ponta da agulha e o coletor. Essas combinações de parâmetros resultaram em nove grupos diferentes que foram analisadas usando microscopia eletrônica de varredura (MEV) e programa de processamento de imagem para medição de diâmetro. Resultados: a partir das imagens de MEV foi possível observar a formação de fibras sólidas, desalinhadas e sem defeitos. E a partir da análise estatística, a distância (p = 0,0026) e a tensão elétrica (p = 0,0012) apresentaram diferença significativa, mas não para interação entre elas (p = 0,4486). Conclusão: assim, pode-se concluir que existe a possibilidade de controle da morfologia das fibras eletrofiadas PEI, como o diâmetro, que pode ser utilizado para uma variedade de aplicações, como incorporação em materiais dentários, a fim de melhorar suas propriedades (AU)

Analysis of the association of parameters in the formation of ultrafine fibers from PEI and PMMA / Análise da associação de parâmetros na formação de fibras ultrafinas de PEI e PMMA

Objective: The aim of the study was to fabricate and morphologically characterize ultrafine Polyetherimide fibers (PEI) associated with Polymethylmethacrylate (PMMA) ­ PP (group formed by the association of PEI with PMMA), produced by the electrospinning process. Material and Methods: A solution of PEI (0.562 g) + PMMA (0.377 g) dissolved in 2.5 mL of chloroform, 0.85 mL of Dimethylformamide (DMF) and 0.85 mL of 1.1.2.2 Tetrachloroethane (TCE) was prepared. For the electrospinning process, different continuous voltages (10 to 18 kV) and two different distances (8 and 12 cm) between the needle tip and the collecting apparatus were used, giving rise to 6 distinct groups of ultrafine fibers (PP 1 to 6) that were observed in Scanning Electron Microscopy to check for defects and calculate the average diameter of the fibers. Results: The best parameter, the parameter that was most effective for the production of fibers, observed was subjected to Energy Dispersion X-ray Spectroscopy (EDS), X-ray Diffraction (XRD) and Contact Angle Analysis tests. The data were analyzed using the ANOVA and Tukey test (p <0.05). From the comparative analysis of the pre-established parameters, the pattern of PP4 ultrafine fibers was shown to be more effective. Conclusion: The PP4 standard (13 kV ­ 12 cm) had an average diameter of 0.37 µm. An adequate parameter to electrospinning was able to produce ultrafine fibers of PMMA/PEI (AU)

Introdução: O objetivo do estudo foi sintetizar e caracterizar morfologicamente fibras ultrafinas de Polieterimida (PEI) associadas ao Polimetilmetacrilato (PMMA) - PP (grupo formado pela associação de PEI com PMMA), produzidas pelo processo de eletrofiação. Material e Métodos: Foi preparada uma solução de PEI (0,562 g) + PMMA (0,377 g) dissolvido em 2,5 mL de clorofórmio, 0,85 mL de Dimetilformamida (DMF) e 0,85 mL de 1.1.2.2 Tetracloroetano (TCE). Para o processo de eletrofiação, foram utilizadas diferentes tensões contínuas (10 a 18 kV) e duas distâncias diferentes (8 e 12 cm) entre a ponta da agulha e o aparelho coletor, dando origem a 6 grupos distintos de fibras ultrafinas (PP 1 a 6) que foram observados em Microscopia Eletrônica de Varredura para verificar defeitos e calcular o diâmetro médio das fibras. Resultados: O melhor parâmetro, o parâmetro mais eficaz para a produção de fibras, observado foi submetido aos testes de Espectroscopia de Dispersão de Energia (EDS), Difração de Raios X (DRX) e Análise do Ângulo de Contato. Os dados foram analisados pela ANOVA e teste de Tukey (p <0,05). A partir da análise comparativa dos parâmetros pré-estabelecidos, o padrão das fibras ultrafinas PP4 mostrou-se mais eficaz. Conclusão: O padrão PP4 (13 kV - 12 cm) apresentou diâmetro médio de 0,37 µm. Um parâmetro adequado para eletrofiação foi capaz de produzir fibras ultrafinas de PMMA / PEI. (AU)

Biocompósitos eletrofiados de PLLA com alto conteúdo de partículas de fosfatos de cálcio funcionalizados para regeneração óssea / Electrospun PLLA biocomposites with high content of calcium phosphates functionalized for bone regeneration

Este trabalho visou a produção de suportes para crescimento celular constituídos de compósitos de poli(L-lactídeo) (PLLA) e diversos tipos de fosfatos de cálcio (CaP). A hidroxiapatita deficiente em cálcio (HAD) e o fosfato octacálcico (OCP) em tamanhos submicrométricos foram sintetizados. Hidroxiapatita (HA) e o ß-fosfato tricálcico (ß-TCP) foram adquiridos da Sigma-Aldrich. Uma mistura de HAD:ß-TCP (7:3) também foi preparada. Para melhorar a dispersão da fase mineral em uma matriz polimérica de PLLA, utilizou-se cloreto de lauroíla para funcionalizar a superfície dos CaP. Os espectros de infravermelho e a análise termogravimétrica confirmaram a presença de laurato na superfície de partículas de CaP. As partículas de HA pura também foram funcionalizadas com cloreto de lauroíla para fins comparativos. Compósitos de PLLA/CaP-laurato foram fabricados utilizando a técnica de eletrofiação. A funcionalização da superfície do CaP com laurato resultou em uma melhoria significativa na dispersão de partículas de CaP na matriz polimérica, permitindo a inclusão de até 40% da fase mineral sem comprometer as propriedades mecânicas. Microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM) foram utilizadas para investigar a morfologia da fibra. A perda de massa e a liberação de cálcio dos suportes durante a degradação em uma solução salina tamponada com fosfato (PBS) foram medidas. HAD e OCP se mostraram ser mais solúveis do que HA e HAD:ß-TCP (7:3). A bioatividade dos compósitos foi investigada por imersão das fibras em um fluido corporal simulado (SBF) a 37 °C e pH 7.4. Embora todos os suportes de PLLA/CaP-laurato foram capazes de formar uma camada de apatita em sua superfície após a exposição em SBF, os resultados demonstraram um aumento significativo na mineralização quando HAD, OCP e HAD:ß-TCP (7:3) são a fase mineral no compósito em vez da HA. Além disso, malhas produzidas a partir das fibras eletrofiadas de PLLA/CaP-laurato, utilizadas como suporte para crescimento celular, favoreceram a adesão e proliferação de células de fibroblastos de camundongo (NIH-3T3) e células tronco mesenquimais de dentes decíduos humanos (SHED). Finalmente, suportes a partir das malhas PLLA/HAD-laurato e PLLA/OCP-laurato apresentaram melhor desempenho para acelerar a calcificação in vitro como resultado da osteoindução de células SHED e de células pré-osteoblásticas derivadas de calvária de rato (MC3T3-E1) se comparados aqueles contendo HA e HAD:ß-TCP (7:3). Esses novos materiais são propostos como biocompósitos de rápida degradação de CaP, para serem utilizados em aplicações de regeneração óssea em ortodontia e ortopedia

This work aimed at the generation of scaffolds for cellular growth constituted by poly(L-lactide) (PLLA) and several types of calcium phosphate (CaP). Calcium deficient hydroxyapatite (HAD) and octacalcium phosphate (OCP) were synthesized in submicrometer sizes. Hydroxyapatite (HA) and ß-tricalcium phosphate (ß-TCP) were purchased from Sigma-Aldrich. A mixture of HAD:ß-TCP (7:3) also was prepared. In order to improve the dispersion of the mineral phase in a PLLA polymeric matrix, lauroyl chloride was used to functionalize the surface of CaP. Infrared spectra and thermal gravimetric analysis confirmed the presence of laurate on the surface of CaP particles. Neat HA particles were also functionalized with lauryl chloride for comparative purposes. Composites of PLLA/CaP-laurate were fabricated by electrospinning method. The functionalization of CaP surfaces resulted in significant improvement of the dispersion of CaP particles into the polymeric matrix, allowing inclusion of up to 40% of mineral phase without compromising its mechanical properties. Scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) were employed to investigate the morphology of the fibers. The mass loss and calcium release of the scaffolds during degradation in phosphate buffered saline (PBS) were measured. HAD and OCP are more soluble than HA and HAD:ß-TCP (7:3). The bioactivity of the composites was investigated by immersing the fibers in a simulated body fluid (SBF) at 37°C and pH 7.4. Although all PLLA/CaP-laurate can form apatite precipitation on their surface after exposition to SBF, the results demonstrate a significant enhancement in the mineralization when HAD, OCP and HAD:ß-TCP (7:3) are the mineral phase in the composite instead of HA. Furthermore, mats obtained from PLLA/CaP-laurate electrospun fibers favored the mouse fibroblast cells (NIH-3T3) and stem cells from human exfoliated deciduous teeth (SHED) attachment and proliferation. Finally, PLLA/HAD-laurate and PLLA/OCP-laurate meshes showed better performance in accelerate the calcium phosphate mineralization on its surface as a result of the in vitro osteoinduction of SHEDs and calvaria derived mouse preosteoblastic cells (MC3T3-E1) if compared of those containing HA and HAD:ß-TCP (7:3). These new materials are proposed as fast degradation CaP biocomposites to be used in bone regeneration applications in orthodontics and orthopedics

Efeito do laser de baixa intensidade na atividade biológica de células-tronco da polpa de dentes decíduos humanos / Effect of low-intensity laser on the biological activity of pulp stem cells from human deciduous teeth

O laser de baixa intensidade (LBI) tem apresentado resultados positivos na proliferação de diversos tipos celulares in vitro. A primeira parte do trabalho avaliou o efeito do LBI na proliferação e viabilidade de células-tronco da polpa de dentes decíduos humanos esfoliados (SHED). As células foram irradiadas ou não (controle) com um laser diodo InGaAlP (660 nm, 30 mW, modo de ação contínuo) usando duas diferentes doses (0,5 J/cm2 por 16 segundos e 1,0 J/cm2 por 33 segundos) e os três grupos foram estudados nos intervalos de 0, 24, 48 e 72 h. Foi observado que a dose de 1,0 J/cm2 promoveu um aumento na proliferação celular nos intervalos de 48 e 72 h quando comparada ao grupo controle e à dose de 0,5 J/cm2 e a viabilidade celular não foi afetada pela irradiação ao longo do experimento. Em conjunto, os dados mostraram que os parâmetros do LBI utilizados (660 nm, 30 mW, 1,0 J/cm2 ) promoveram proliferação das SHEDs e mantiveram a sua viabilidade. A partir destes resultados favoráveis, a segunda parte do trabalho avaliou o efeito do LBI com os mesmos parâmetros na proliferação de SHEDs cultivadas sobre arcabouços nanofibrosos de PLA confeccionados pela técnica de eletrofiação. Este procedimento permite a obtenção de arcabouços tridimensionais que simulam a matriz extracelular a partir de um biomaterial com propriedades físicas favoráveis e baixo custo. Três grupos experimentais (G1 ­ não irradiado; G2 ­ irradiado com 0,5 J/cm2 ; G3 ­ irradiado com 1,0 J/cm2 ) foram analisados nos intervalos de 24, 48 e 72 h. Os resultados indicaram que o PLA não é citotóxico para as SHEDs e que os grupos submetidos à laserterapia tiveram maior proliferação celular quando comparados com o grupo controle não irradiado. Com base nos achados, evidenciou-se que as nanofibras de PLA são arcabouços favoráveis para o cultivo de SHEDs e que a laserterapia estimulou a proliferação quando aplicada nas células cultivadas sobre este arcabouço. Com base nos dados gerais obtidos, conclui-se que a laserterapia nos parâmetros avaliados apresenta efeitos bioestimulatórios nas SHEDs cultivadas tanto na superfície padrão (plástico da placa de cultivo) quanto sobre arcabouços nanoestruturados de PLA (AU).

The low-level laser therapy (LLLT) has been shown positive results in the in vitro proliferation of several cell types. The first part of the study evaluated the effect of LLLT on the proliferation and viability of stem cells from human exfoliated deciduous teeth (SHED).Cells were irradiated or not (control) with an InGaAlP diode laser (660 nm, 30 mW, continuous action mode) using two different doses (0.5 J/cm2 for 16 seconds and 1.0 J/cm2 for 33 seconds) and the three groups were analyzed at the intervals of 0, 24, 48 and 72 h.It was observed that the dose of 1.0 J/cm2 promoted an increase in cell proliferation at the 48 and 72 h intervals when compared to the control group and the dose of 0.5 J/cm2 , and that cell viability was not affected by irradiation throughout the experiment. Taken together, the data showed that the LLLT parameters (660 nm, 30 mW, 1.0 J/cm2 ) promoted proliferation of SHEDs and maintained their viability. Based on these favorable results, the second part of the study evaluated the effect of LLLT with the same parameters on the proliferation of SHEDs cultured on PLA nanofibrous scaffolds obtained by electrospinning. This procedure allows obtaining three-dimensional scaffolds that mimic the extracellular matrix from a biomaterial with favorable physical properties and low cost.Three experimental groups (G1 - non-irradiated; G2 - irradiated with 0.5 J/cm2 ; G3 - irradiated with 1.0 J/cm2 ) were analyzed at 24, 48 and 72 h. The results indicated that PLA is not cytotoxic to SHEDs and that the groups submitted to laser therapy had higher cell growth when compared to the nonirradiated control group. Based on these findings, it was shown that PLA nanofibers are favorable scaffolds for the cultivation of SHEDs and that laser therapy stimulated the proliferation when applied to the cells cultured on this scaffold. Based on the general data obtained, it is concluded that the laser therapy in the evaluated parameters has biostimulatory effects on the proliferation of SHEDs on both the standard surface (plastic of the culture plate) and on nanostructured PLA scaffolds (AU).

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.

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

Evaluation of electrospun PLLA-ECM scaffolds as biomaterials for bone regeneration / Avaliação de suportes eletrofiados de PLLA-ECM para regeneração óssea

The extracellular matrix (ECM) is secreted by the host tissue and is an important key for mechanisms of cell responses. The main properties of the ECM materials include biodegradability, biocompatibility, and nanostructured in a 3D fibre network. In addition, ECM is composed of important molecules like growth factors, glycosaminoglycans (GAGs), collagens, fibronectin, and lamin, while final composition depends on the native tissue. We have selected for this study ECMs from cortical bone (B-ECM) and pericardium (P-ECM) tissue. These ECMs were digested by collagenase, pepsin and trypsin. Each of these digested ECMs was used to produce PLLA-ECM based electrospun scaffolds by two different methodologies (1) non-crosslinked (NCLK) hybrid electrospun scaffolds composed of PLLA and digested ECMs and (2) PLLA-collagen electrospun scaffolds crosslinked with digested ECMs (CLK scaffolds). This research proposes the characterization of the digestion promoted by collagenase, pepsin and trypsin on the ECMs, followed by the evaluation of the potential of the digested ECMs and of the PLLA-ECM scaffolds for bone regeneration. The proteinaceous mixture, produced from the ECM digestion, had compositions, which were dependent on the type of ECM, and on the enzymatic treatment, as shown by protein quantification, GAGs quantification, TGA, SDS-page and TPEF-SHG. All the results point to an extensive digestion caused by collagenase and pepsin and a milder digestion caused by trypsin. The digested ECMs were incorporated into nanofibrous scaffolds, and the products were characterized by SEM, TGA, DSC and TPEF-SHG. The porous nanofibrous mesh from non-crosslinked scaffolds exhibited fibres without beads and a uniform diameter. However, the crosslinked scaffolds presented non-organized agglomerates around the fibres making a less porous surface. TGA and DSC suggest the incorporation of the ECMs on the scaffolds. However, the distribution of the protein on the polymer was mostly dependent on the incorporation method, as showed by TPEF-SHG. To access the biomaterial ability for bone regeneration, bone marrow mesenchymal stem cells (BMMSCs) were cultured on the scaffolds over 21 days. Osteogenic markers such as ALP activity, mineral nodule formation by ARS staining, col1a2 immunostaining, and gene expression were analysed to access how the materials could induce BMMSCs osteodifferentiation. Comparing NCLK to CLK scaffolds the key factor for osteogenesis is the release of soluble factors, showing NCLK scaffolds with a higher ability to induce mineralization than CLK scaffolds. However, when comparing the effect of the enzymatic digestion on the mineralization of the scaffolds over the days, it is possible to establish that the effect of the enzymatic treatment is also related to the type of ECM. Despite all those differences, some PLLA-ECM scaffolds exhibited potential to induce earlier mineralization, observed by the analysis of bglap, runX2, Osx, sparc and col1a2 genes as osteogenic markers

A matriz extracelular (ECM) é secretada pela células no tecido nativo e reúne propriedades chave para respostas celulares. Entre suas principais propriedades destacam-se: biodegradabilidade, biocompatibilidade e nanoestruturada tridimensionalmente. Além disso, é rica em sinalizadores celulares tais como: fatores de crescimento, glicosaminaglicanas (GAGs), colágeno, fibronectina e laminina, no entanto sua composição depende do tecido na qual se encontra. Para este estudo, foram selecionadas ECMs provenientes de osso cortical e de pericárdio. Estas ECMs foram digeridas por colagenase, pepsina e tripsina. Cada um dos produtos de digestão foi utlizado para a produção de suportes eletrofiados de PLLA-ECM, utilizando-se dois diferentes métodos de incorporação, (1) Suportes eletrofiados híbridos de PLLA-ECM obtidos a partir da eletrofiação da co-solução em 1,1,1,3,3,3-hexafluor-2-propanol, e (2) imobilização das ECM digeridas sobre suportes eletrofiados de PLLA-colágeno. O presente trabalho propõe-se a caracterizar as ECMs digeridas e a avaliar o potencial dos suportes eletrofiados de PLLA-ECM para a regeneração óssea. A mistura proteinácea obtida a partir da digestão das ECMs, mostrou que a sua composição é dependentes do tipo de ECM e da digestão enzimática, resultado este confirmado através da quantificação de proteínas, quantificação de glicosaminoglicanas, TGA, SDS-page e TPEF-SHG. A partir destes, foi observada que a colagenase é a enzima que promove a maior degradação das ECMs, enquanto que a tripsina promove uma degradação em menor escala. As matrizes digeridas foram incorporadas no material nanoestruturado, estes foram caraterizados por SEM, TGA, DSC e TPEF-SHG. Observou-se que a malha eletrofiada a partir da co-solução de PLLA-ECM exibiu a formação de fibras de diâmetro uniforme, enquanto que os suportes imobilizados apresentaram a formação de aglomerados sólidos ao redor das fibras, originando uma malha menos porosa. As análises de TGA e DSC confirmaram a incoporação das ECMs nas malhas eletrofiadas, e através da técnica de TPEF-SHG observou-se a distribuição das proteinas no polímero. O potencial dos materiais para a regeneração óssea foi avaliado através da cultura de células tronco mesenquimais de medula óssea sobre os suportes eletrofiados durante 21 dias, e em seguida, medidas de ALP, quantificação de coloração com vermelho de alizarina, imunofluorescência com anticorpo col1a2, e expressão de gênica foram analisadas para a avaliação de como os materiais eletrofiados de PLLA-ECM induzem a osteodiferenciação. Comparando-se materiais produzidos por co-solução e os materiais imobilizados foi possível observar que a resposta osteogênica é maior nos materiais híbridos devido a liberação de fatores solúveis dos suportes eletrofiados. No entanto, comparando-se o efeito da digestão enzimática na capacidade de mineralização dos suportes , é possível observar que o efeito da digestão enzimática é dependente do tipo de ECM. Em geral, foi possível observar que os suportes eletrofiados de PLLA-ECM exibem potencial para uso em engenharia de tecidos, em específico, regeneração óssea, uma vez que apresentaram-se regulados o conjunto de genes bglap, RunX2, Osx, sparc e col1a2

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.

Silver nanoparticles incorporated into nanostructured biopolymer membranes produced by electrospinning: a study of antimicrobial activity

abstract This study examines the antimicrobial activity of silver nanoparticles incorporated into nanostructured membranes made of cellulose acetate (CA) and blends of chitosan/poly-(ethylene oxide, CTS/PEO) and prepared by electrospinning. The formation of chemically synthesized Ag nanoparticles (AgNPs) was monitored by UV-visible spectroscopy (UV-Vis) and characterized by transmission electron microscopy (TEM). The size distribution of the AgNPs was measured by dynamic light scattering (DLS), with an average size of approximately 20 nm. The presence of AgNPs on the surface of electrospun nanofibers was observed by field emission electron microscopy (FEG) and confirmed by TEM. The antimicrobial activity of AgNPs incorporated into nanostructured membranes made of CA and CTS/PEO electrospun nanofibers was evaluated in the presence of both Gram-positive bacteria, such as Staphylococcus aureus ATCC 29213 and Propionibacterium acnes ATCC 6919, and Gram-negative bacteria, such as Escherichia coli ATCC 25992 and Pseudomonas aeruginosa ATCC 17933. Microbiological results showed that the presence of AgNPs in CA and CTS/PEO nanostructured membranes has significant antimicrobial activity for the Gram-positive bacteria Escherichia coli and Propionibacterium acnes.

resumo Neste trabalho avaliou-se a atividade antimicrobiana das nanopartículas de prata (AgNPs) incorporadas em membranas de acetato celulose (AC) e blendas de quitosana/poli-óxido de etileno (CTS/PEO) preparadas pelo método de eletrofiação. A formação das AgNPs previamente sintetizadas foi monitorada por UV-Vis e caracterizada por microscopia eletrônica de transmissão (MET). A distribuição de tamanho das AgNPs foi mensurada por espalhamento de luz dinâmico, com tamanho médio em torno de 20 nm. A presença das NPs na superfície das nanofibras eletrofiadas foi observada por microscopia eletrônica com emissão de campo (FEG) e confirmada por MET. A atividade antimicrobiana das membranas nanoestruturadas de AC e CTS/PEO foi avaliada pelo uso de bactérias Gram-positivas, tais como Staphylococcus aureus ATCC 29213 e Propionibacterium acnes ATCC 6919, e Gram-negativas, como Escherichia coli ATCC 25992 e Pseudomonas aeruginosa ATCC 17933. Os resultados microbiológicos mostraram a presença das AgNPs nas membranas de AC e CTS/PEO com significativa atividade antimicrobiana para Escherichia coli e Propionibacterium acnes, respectivamente.

In vivo biocompatibility of nanostructured Chitosan/Peo membranes / Biocompatibilidade in vivo de membranas nanoestruturadas de Quitosana/Peo

Electrospinning is a technique that allows the preparation of nanofibers from various materials. Chitosan is a natural and abundant easily obtained polymer, which, in addition to those features, proved to be biocompatible. This work used nanostructured chitosan and polyoxyethylene membranes as subcutaneous implants in Wistar rats to evaluate the biocompatibility of the material. Samples of the material and tissues adjacent to the implant were collected 7, 15, 30, 45 and 60 days post-implantation. Macroscopic integration of the material to the tissues was observed in the samples and slides for histopathological examination that were prepared. It was noticed that the material does not stimulate the formation of adherences to the surrounding tissues and that there is initial predominance of neutrophilia and lymphocytosis, with a declining trend according to the increase of time, featuring a non-persistent acute inflammatory process. However, the material showed fast degradation, impairing the macroscopic observation after fifteen days of implantation. It was concluded that the material is biocompatible and that new studies should be conducted, modifying the time of degradation by changes in obtaining methods and verifying the biocompatibility in specific tissues for biomedical applications.

A eletrofiação é uma técnica que permite a preparação de nanofibras mediante o uso de diversos materiais. A quitosana é um polímero natural, abundante e de fácil obtenção, que, além dessas características, demonstrou ser biocompatível. Este trabalho utilizou membranas nanoestruturadas de quitosana e polióxido de etileno como implantes subcutâneos em ratos Wistar para avaliar a biocompatibilidade do biomaterial. As amostras do material e de tecidos adjacentes ao implante foram retiradas sete, 15, 30, 45 e 60 dias pós-implantação para a observação da integração macroscópica do material aos tecidos e para a preparação de lâminas para exame histopatológico. Verificou-se que o material não estimula a formação de aderências com os tecidos circunvizinhos e que há predominância inicial de neutrofilia e linfocitose, que tendem a decrescer em razão do aumento do tempo, caracterizando um processo inflamatório agudo não persistente. No entanto, o material apresentou degradação rápida, não sendo possível observá-lo macroscopicamente após 15 dias de implantação. Concluiu-se que o material é biocompatível, o que indica que novos estudos devem ser conduzidos, com modificação do tempo de degradação por alterações nos métodos de obtenção e verificação da biocompatibilidade em tecidos específicos para aplicações biomédicas.

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.

Produção de suportes poliméricos para o crescimento de células-tronco mesenquimais e sua aplicação em regeneração óssea / Polymer scaffolds production for stem cell growing and their application in bone regeneration

Um novo método de modificação da superfície de nanopartículas de hidroxiapatita (HAP) por reação com cloreto de lauroíla foi desenvolvido, gerando a nanopartícula funcionalizada por laurato (HAP-CL). A superfície modificada da HAP foi confirmada por infravermelho, termogravimetria, ressonância magnética nuclear e análise elementar. Provamos por testes mecânicos a capacidade de criar compósitos com alto teor de HAP-CL em matrizes poliméricas de poli(L-acido láctico) (PLLA) e poli(succinato de isosorbídeo-b-L-lactídeo) (PLLA-co-PIS) sem perda significativa de propriedades mecânicas. Diferentes quantidades de HAP-CL, HAP enxertado com PLLA (PLLA-g-HAP) e HAP puro foram dispersadas em soluções de PLLA para formar fibras eletrofiadas. Para comparar a dispersão destas nanopartículas nas fibras e a sua morfologia, análise de microscopia eletrônica de varredura e de transmissão foram empregadas. A HAP-CL exibiu melhor dispersão na matriz polimérica do que o PLLA-g-HAP e HAP, e permitiu a produção de fibras com grande quantidade de HAP-CL (até 30% massa da fase mineral em relação à massa do polímero(mm/mp)), tanto para o PLLA como para o PLLA-co-PIS. Células tronco mesenquimais derivadas de polpa de dente foram cultivadas em fibras de PLLA com alto teor de HAP-CL, resultando em um aumento significativo da atividade de fosfatase alcalina (ALP), nos dias 14 e 21 (p <0,001) quando comparados com conteúdos mais baixos de HAP-CL, assim como um melhor processo de mineralização apresentado pelos teste de vermelho de alizarina depois de 21 dias (p <0,001). As células cultivadas nas fibras de PLLA-co-PIS contendo 30% de HAP-CL (mm/mp) apresentaram maior atividade de ALP após 21 dias (p <0,05), e melhor processo de mineralização, depois de 14 e 21 dias (p <0,05) do que as fibras de PLLA com 30% de HAP-CL (mm/mp). PLLA e PLLA-co-PIS, ambos contendo 30% de HAP-CL (mm/mp) induziram uma maior expressão de osteocalcina e osteopontina, dois marcadores de diferenciação osteoblástica, quando comparados ao PLLA e PLLA-co-PIS (controle). Finalmente, em experimentos in vivo, as fibras de PLLA-co-PIS contendo 30% de HAP-CL (mm/mp) apresentaram um desempenho superior no processo de neoformação óssea do que as fibras de PLLA com o mesmo conteúdo de nanopartículas. Em conclusão, os nossos resultados in vitro demonstraram que os suportes construídos de compósitos de PLLA-co-PIS contendo 30% de HAP-CL (mm/mp) se mostraram superiores tanto na adesão e proliferação quanto na diferenciação de células mesenquimais de polpa de dente em osteoblastos. Além disso, experimentos in vivo confirmaram estes resultados, demonstrando que estes nanocompósitos são excelentes modelos para implantes destinados a regeneração óssea

A new method of surface modification of hydroxyapatite nanoparticles (HAP) by reaction with lauroyl chloride was developed, producing the laurate functionalized nanoparticle (HAP-CL). The surface modified HAP was confirmed by infrared, thermogravimetric analysis, nuclear magnetic resonance and elemental analysis. We proved by mechanical tests the ability to create composites with high HAP-CL content in poly(L-lactic acid) (PLLA) and poly(isosorbide succinate-b-L-lactide) (PLLA-co-PIS) polymeric matrixes without significant loss of mechanical properties. Different amounts of HAP-CL, HAP grafted with PLLA (PLLA-g-HAP) and HAP were dispersed in pure PLLA solutions to form nanofibers. To compare the dispersion of these nanoparticles in the fibers and their morphology, scanning and transmission electron microscopies were employed. HAP-CL showed better dispersion in the polymer matrix than the PLLA-g-HAP and HAP, and allowed fiber production with large amounts of HAP-CL (up to 30% mineral to polymer weight (wm/wp)) for both PLLA and PLLA-co-PIS. Mesenchymal stem cells derived from dental pulp were cultured in PLLA fibers with high levels of HAP-CL, resulting in a significant increase in alkaline phosphatase activity (ALP), on days 14 and 21 (p <0.001) as compared to those with lower content HAP-CL, as well as a better mineralization process shown by alizarin red test after 21 days (p <0.001). Cells grown in PLLA-co-PIS fibers containing 30% of HAP-CL showed higher ALP activity after 21 days (p <0.05) and a better mineralization process, after 14 and 21 days (p <0.05 ) than fibers of PLLA with 30% HAP-CL. PLLA and PLLA-co-PIS, both containing 30% of HAP-CL (wm/wp) induced a higher expression of osteocalcin and osteopontin, two osteoblast differentiation markers when compared with PLLA and PLLA-co-PIS (control). Finally, in the in vivo experiments, the PLLA-co-PIS fibers containing 30% HAP-CL (wm/wp) outperformed the process of bone formation than PLLA fibers with the same content of nanoparticles. In conclusion, our in vitro results demonstrated that scaffolds from composites of PLLA-co-PIS containing 30% HAP-CL (wm/wp) were superior both in adhesion and in the differentiation and proliferation of dental pulp stem cells in osteoblasts. Furthermore, in vivo experiments confirmed these results, demonstrating that these nanocomposites are excellent models for implants for bone regeneration

Hidrogéis de PVP e blendas de PVP/polianidridos como potenciais curativos para feridas crônicas / PVP hydrogels and PVP/Polyanhydride blends as potential materials for chronic wounds dressings

Hidrogéis compreendem uma importante classe de materiais poliméricos adequados à aplicação como curativos de feridas e queimaduras. A estrutura tridimensional hidrofílica dos hidrogéis permite que estes mantenham a umidade ideal no leito das feridas, absorvam o exsudato e não causem danos ao novo tecido durante as trocas dos curativos. No caso dos hidrogéis, essas trocas podem ser menos frequentes. Além disso, curativos que auxiliem na remoção de tecidos necrosados e ainda sejam capazes de oferecer tratamentos extras que acelerem o processo de cicatrização são desejáveis. Este trabalho apresenta a produção de materiais à base de hidrogel capazes de auxiliar neste processo de diferentes maneiras. Primeiramente, são apresentados hidrogéis formados a partir de nanofibras de poli(N-vinil-2-pirrolidona) (PVP) produzidas por eletrofiação, seguido da reticulação através da utilização de radiação UV-C ou reação de Fenton. A utilização da eletrofiação como técnica auxiliar na formação dos hidrogéis permitiu o controle da porosidade através da formação de fibras de diferentes diâmetros. A evidência de tal propriedade foi constatada através da produção de materiais que apresentam diferentes perfis de liberação da proteína modelo albumina de soro bovino (BSA). O hidrogel de PVP nanoestruturado foi capaz de liberar e manter a atividade da colagenase, uma importante enzima aplicada no tratamento de feridas via desbridamento enzimático, durante as 48 horas em que foi avaliado. Além disso, hidrogéis bactericidas nanoestruturados foram produzidos a partir de nanocompósitos de PVP e nanopartículas de prata (AgNP) produzidos por eletrofiação. Esses hidrogéis apresentaram propriedades térmicas semelhantes aos hidrogéis sem AgNP, diminuindo, contudo, a sua capacidade de intumescimento. Esses hidrogéis mostraram-se ativos contra bactérias gram-positivas e gram-negativas a partir de 100 ppm de AgNPs. Adicionalmente, foi estudada a formação de um hidrogel modelo composto PVP/AgNP/Imidazol, almejando-se a produção de um material bactericida-fungicida a base de hidrogel. Este hidrogel apresentou atividade conta três espécies de Candida a partir de 500 ppm de imidazol no material. Embora exista a formação de um complexo estável entre AgNP e Imidazol, cálculos teóricos e a constatação da atividade fungicida corroboram com o fato de que derivados imidazólicos podem ser liberados a partir deste hidrogel híbrido. A produção de hidrogéis físicos compostos por blendas de PVP/Polianidridos sintetizados a partir de derivados de hidroxicinamatos e ácido salicílico, capazes de liberar moléculas de interesse biológico quando parcialmente degradados hidroliticamente, também é descrita neste trabalho. Os resultados indicam que interações hidrofóbicas entre a PVP e os polianidridos sintetizados podem ser responsáveis pela formação dos hidrogéis físicos e pela miscibilidade das blendas produzidas. Os hidrogéis físicos de PVP/Polianidridos foram obtidos na forma de filmes por evaporação do solvente. Micro- e nanofibras também foram obtidas por eletrofiação. Desta maneira, o presente trabalho contribui com o desenvolvimento de uma geração de curativos multifuncionais aplicados no tratamento de feridas crônicas e queimaduras

Hydrogels comprise an important class of polymeric materials that finds application as wound and burn dressings. The hydrophilic three-dimensional structure of hydrogels helps to provide the ideal humidity at the wound bed, to remove exsudates and to prevent damages to the new tissue during dressing substitution. Furthermore, these wound dressings are able to remove necrotic tissues and, therefore, capable to offer extra treatments that would benefit the healing processes. This work describes the production of hydrogel based materials that are able to act in wound healing by different ways. First, it is presented hydrogels composed of poly(N-vinyl-2-pyrrolidone) (PVP) nanofibers produced by electrospinning, followed by its crosslinking using UV-C radiation or Fenton reaction. The use of electrospinning in the hydrogel formation allowed porosity control by obtaining fibers of different diameters. This was evidenced by achieving materials that present different release profiles of the model protein bovine serum albumin (BSA). The nanostructured PVP hydrogel was capable of releasing and maintaining collagenase activity during 48 hour of evaluation. This is an important enzyme that find application in wound healing based on enzymatic debridement. Moreover, nanostructured bactericidal hydrogels were produced from PVP and silver nanoparticles (AgNP) composite through electrospinning, resulting in hydrogels with thermal properties similar to those hydrogels without AgNP, decreasing its swelling ability. These hydrogels were active against gram-positives and gram-negatives bacteria starting from 100 ppm of AgNP. In addition, the production of a model hydrogel composed by PVP/AgNP/Imidazole was investigated, aiming at a bactericidal-fungicidal hydrogel based material. This hydrogel was active against three Candida having 500 ppm of imidazole into the structure. In spite of the formation of a stable complex between AgNP and imidazole, theoretic calculations and the observed fungicidal activity corroborate with the fact that imidazoles derivatives can be released from this hybrid hydrogel. Physical hydrogels composed of PVP/Polyanhydrides blends were synthesized from hydroxycinammates derivatives and salicylic acid. These materials which were capable of releasing molecules with biological potential upon hydrolysis, are also described in this work. The results indicate that hydrophobic interactions between PVP and the synthesized polyanhydrides could be responsible for the hydrogel formation and blend miscibility as well. PVP/Polyanhydride physical hydrogels were obtained from cast films. Micro- and nanofibers were also obtained by electrospinning. Thus, the present work contributes with the development of the new generation of smart dressings for wound and burn healing