Desenvolvimento de novos biomateriais baseados em celulose bacteriana para aplicações biomédicas e de engenharia de tecidos

• Main Author: Recouvreux, Derce de Oliveira Souza
• Other Authors: Universidade Federal de Santa Catarina
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: 2012
• Subjects: Engenharia quimica; Biopolimeros; Hidroxiapatita; Engenharia tecidual; Materiais Biocompatíveis
• Online Access: http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/91189

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2008. === Made available in DSpace on 2012-10-23T19:40:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 268346.pdf: 3456936 bytes, checksum: 3509d6b9a3e40122b1feb5104c104ff7 (MD5) === Membranas porosas constituídas de nanofibras de celulose bacteriana foram produzidas pela bactéria Gluconacetobacter hansenii ATCC 23769, quando cultivada em um meio de cultura apropriado e sob circunstâncias estáticas. A formação in situ dos poros foi desenvolvida com o uso de moldes adequados. As propriedades físico-químicas da membrana de celulose bacteriana, tais como o grau de cristalinidade e a deformação à tração não foram alteradas significativamente após a formação dos poros. Sugere-se que as membranas assim constituídas de microporos podem ser úteis para aplicações de engenharia de tecidos, que exigem elevadas taxas de oxigenação ou que exigem atraso da contração tecidual. Estruturas tridimensionais em forma de hidrogel de celulose bacteriana foram produzidas utilizando a bactéria G. hansenii em culturas sob condições agitadas e meio de cultivo apropriado. Estas estruturas, com geometria esferóide, elipsóide ou ovóide, são compostas por uma massa gelatinosa, em forma de "cocoon", envolvida por uma membrana densa. Hidrogéis macroscópicos tridimensionais vascularizados de celulose bacteriana foram desenvolvidos através das condições previamente descritas, utilizando-se moldes para a formação de vasos. A massa gelatinosa está envolvida por uma membrana elástica. No seu interior foram produzidos canais que podem simular vasos sanguíneos. Um compósito constituído de celulose bacteriana e acemanana foi preparado através do cultivo da bactéria G. hansenii em meio de cultivo suplementado com acemanana, um polissacarídeo proveniente da planta Aloe barbadensis Miller. Esse compósito também apresenta uma estrutura tridimensional gelatinosa, composta por nanofibras de celulose e acemanana dispersas leatoriamente, envolvido por uma densa membrana externa. O grande diferencial deste biomaterial é a incorporação da acemanana nas nanofibras de celulose, com possíveis benefícios terapêuticos da acemanana. A estrutura química da celulose favorece a síntese de hidroxiapatita na sua superfície, transformando-a num biomaterial com propriedades possíveis de promover a recuperação de tecidos ósseos e cartilaginosos. Uma estrutura hidrogel tridimensional multicamada composta de celulose bacteriana e hidroxiapatita foi produzida através de mineralização de hidroxiapatita na superfície das nanofibras de celulose. Foi observado que a hidroxiapatita foi depositada na superfície e está homogeneamente distribuída nas nanofibras de celulose. Os estudos reportados neste trabalho ampliam o potencial de aplicação da celulose bacteriana, sobretudo de biomateriais derivados da plataforma tridimensional obtida em culturas hidrodinamicamente controladas. === Porous, nanofibrous bacterial cellulose membranes were produced by the bacterium Gluconacetobacter hansenii ATCC 23769. The bacterium was cultivated in an appropriate culture medium under static conditions. In situ pore formation was attained through the use of adequate pin templates. Physico-chemical properties of BC membranes, like degree of crystallinity, swelling and tensile strength were not significantly altered after pore formation. Microporous membranes could be useful for applications in repairing tissues, which require high oxygenation rates or wound contracture delay. Three-dimensional bacterial cellulose hydrogels were produced using the bacterium G. hansenii in agitated appropriate culture. The structures exhibit a rough ellipsoid geometry and are composed by a gelatinous mass involved by a denser membrane, which resembles a "cocoon". Macroscopic vascular three-dimensional bacterial cellulose hydrogels were produced by the same conditions previously described, using appropriate templates for vessels formation. The vessels, that simulate blood vessels, were formed in the inner part of the hydrogel. Three-dimensional bacterial cellulose hydrogels acemannan composite material was produced by supplementing the culture medium with acemannan, which is a polysaccharide extracted from Aloe barbadensis Miller. The composite exhibits a three-dimensional hydrogel structure composed of cellulose and acemannan fibers bonded together, random dispersed in the gel and enclosed by a dense external membrane. This new biomaterial is a potential candidate for medical applications due to the therapeutic properties of acemannan. The chemical structure of the cellulose nanofibers favors the nucleation of hydroxyapatite on their surface, which indicates the potential of cellulosehydroxyapatite composites for applications in tissue engineering for cartilaginous and bone tissue regeneration. A three-dimensional multilayer structure comprised of bacterial cellulose and hydroxyapatite was produced through mineralization of hydroxyapatite on the surface of the cellulose nanofibers. The hydroxyapatite particles were deposited and homogeneously distributed over the surface of the fibers. The studies reported in this work extend the potential of bacterial cellulose, especially of biomaterials derived from the three-dimensional bacterial cellulose based platform obtained with hydrodynamically controlled cultures.