Sumrio

Nanofibrous Structure of Chitosan for Biomedical Applications

Electrospun chitosan-based nanofibers and their cellular compatibility

Eletrospinning of Polysaccharides for regenerative medicine (Review

Chitosan bicompenent nanofibers and nanoporous fiber

Nanofibrous Structure of chitosan for Biomedical Applications

Autores:

Christopher Mahoney1,3, Matthew B. Mccullough1,3,

Jagannathan Sankar2,3 and Narayan Bhattarai1,3*

1Department of Chemical, Biological and Bioengineering, North

Carolina A&T State University, Greensboro, NC

2Department of Mechanical Engineering, North Carolina A&T State

University, Greensboro, NC

3Engineering Research Center-Revolutionized Metallic Biomaterials,

North Carolina A & T State University, Greensboro, NC, USA

Revista:

J Nanomedic Biotherapeu Discover Volume 2 Issue 1 1000102 ISSN:2155-983X JNBD an open access journal

Ano: Mahoney et al. J Nanomedic Biotherapeu Discover 2012, 2:1

http://dx.doi.org/10.4172/2155-983X.1000102

Nanofibrous Structure of chitosan for Biomedical Applications

Resumo

O presente artigo explica o processo de utilizao da Quitosana (CS) na rea biomdica, mostrando quais

solventes e qual polmero mantm as propriedades biolgicas da mesma em determinadas aplicaes.

A maioria dos polmeros naturais, incluindo CS no solvel em solventes orgnicos. Com exceo dos

cidos orgnicos halognicos. E mix de solventes orgnicos [ 50 do artigo-Thiago ]. Porm o uso dos

solventes Trifluoroacetico (TFA) ou acido actico (AA) no biocompatvel com clulas , protenas etc.

por conta disso , fundamental o uso de poliblendas como PVA , PEO [50 introduo ]

A seguir algumas aplicaes de CS na rea biomdica.

Esse review explica de forma sucinta o processo e os parmetros mais importantes na hora de pensar em

trabalhar com Quitosana na rea biomdica.

Electrospun chitosan-based nanofibers and their cellular

compatibility.

Autores:

Narayan Bhattarai.a, Dennis Edmondson.a, Omid Veiseh.a ,

Frederick A. Matsen.b , Miqin Zhang.a,b,_

a.Department of Materials Science & Engineering, University of Washington, Seattle, WA 98195-2120, USA

b.Department of Orthopaedics and Sports Medicine, University of

Washington, Seattle, WA 98195-6500, USA

Revista:

Biomaterials

Received 4 January2005; accepted 23 March 2005

Available online 10 May2005

Biomaterials 26 (2005) 61766184

www.elsevier.com/locate/biomaterials

Electrospun chitosan-based nanofibers and their cellular compatibility.

Resumo

O presente artigo fala sobre Nanofibras base de quitosana fabricados por electrospinning contendo

quitosana, xido de polietileno (PEO), e Triton X-100TM.

As nanofibras sero depositadas para formarem um tecido no tecido, uma matriz de Quitosana(CS)/PEO

de 90/10 onde temos uma excelente integrao das fibras com a estrutura e com a hidrofilidade necessria

para o cultivo. Atravs do SEM podemos perceber que as clulas se adaptaram bem a matriz mantendo

assim suas caractersticas morfolgicas.

Esse estudo posteriormente ser aplicado na rea de engenharia de tecidos para reconstruo de tecidos ou

at mesmo controles de drogas.

Parte Experimental

Materials:

Chitosan Grau de desacetilizao 85%

Peso molecular: 190kD

PEO Peso molecular: 900kD

Foi usado um surfactante do tipo Triton X-100TM.

Clulas humanas de osteoblastos (MG-63)

Clulas humanas de condrcitos (HTB-94)

Preparao das solues para eletrofiar:

Foram colocados 2% de CS e 3% de PEO para serem dissolvidos separadamente em 0.5 mols de cido

actico depois foram agitados para homogeneizar. Trabalhando com um range de 60/40 e 90/10. Essas

solues foram misturadas por 5 horas em um agitador magntico ou centrifuga. Aps feito isso foram

adicionados 0.5 em cima do peso molecular wt% da CS Triton X-100TM , e 0-10wt% Dimetilformamida

(DMF). As misturas foram novamente agitadas durante a noite toda e centrifugadas para retirar as bolhas

de ar.

Eletrofiao:

Foram colocados 3ml de soluo dentro da seringa de 0.5mm de dimetro , o equipamento utilizado

possui fonte de 20-25Kv trabalhando com coletor de alumnio estacionrio ,onde as distancias de trabalho

so de 17-20cm. O ritmo de alimentao foi de 2000 RPM. Foi usada temperatura ambiente e 15 min de

deposio.

Resultados e Discusses:

As solues de CS/PEO de 90/10 e 60/40 atingiram nanofibras de dimetro variando entre 38+- 8 nm e

62+-12nm a tcnica que levou a essa produo de nanofibras com dimetros ajustados foi o uso do

Surfactante - Triton X-100TM na soluo polimrica. Trabalhando com uma variao de alimentao de

100-5000 rpm . As nanofibras tiveram uma boa interao com a gua como mostra as imagens abaixo.

Figo . 5. As imagens SEM de nanofibras com quitosano / PEO rcios de peso de 90/10 ( painel superior ) e 60/40

( painel inferior ) , respectivamente , mostrando morfologias das estruturas fibrosas aps imerso em gua ( pH 7,5 )

temperatura ambiente durante tempos diferentes . As fibras foram preparados sob condies mostradas na Fig . 3.

Adeso Celular:

De modo geral o CS/PEO de 90/10 apresentou melhor adeso e melhor morfologia em ambas as

superfcies.

Fig.6. Ao vivo ( manchado verde) e mortos ( manchado de vermelho ) colorao de condrcitos

cultivados por um dia no (A) membrana nanofibras de quitosana / PEO (90 /10) e (B) filme solvente -cast

de quitosana / PEO ( 90/10) .

Fig.7. As imagens de MEV de osteoblastos ( MG -63 ) (A e B ) e condrcitos ( HTB -94 ) ( C e D) semeadas em

membranas nanofibras de quitosana / PEO (90/10 ), aps cinco dias de cultura; ( A) 800 ampliao original , ( B )

3500 ampliao original , ( C ) 800 ampliao original e ( D ) 2500 ampliao original .

Concluso

Nanofibras base de quitosana e PEO com um dimetro mdios controlveis a partir de poucos microns

at 40nm conseguiram ser fabricada por processo de eletrofiao.

As nanofibras foram depositadas como uma membrana no tecido . Um estudo reolgico e SEM

mostraram que a viscosidade da soluo de quitosana foi drasticamente diminuda aps a insero do

Surfactante Triton X-100TM, o solvente Dimetil formamida tambm ajudou nesse processo.

A membrana de nanofibras quitosana / PEO com uma proporo de 90 para 10 exibiu melhor adeso de

condrcitos e o MEV confirmou tambm que promoveu a aderncia de condrcitos ( Clulas MG - 63 ),

( HTB - 94 ) e de osteoblastos.

Sendo assim , foi mantida as caractersticas celulares como fentipo celular , mostrando um potencial

candidato para aplicaes em engenharia de tecido sseo.

Eletrospinning of Polysaccharides for regenerative medicine

(Review)

Autores:

Kuen Yong Lee a, Lim Jeong b, Yun Ok Kang b, Seung Jin Lee c,

Won Ho Park b,

a Department of Bioengineering, Hanyang University, Seoul 133-791, South Korea

b Department of Advanced Organic Materials and Textile System Engineering,

Chungnam National University, Daejeon 305-764, South Korea

c College of Pharmacy, Ewha Womans University, Seoul 120-750, South Korea

Revista:

Advanced Drug Delivery Reviews 61 (2009) 10201032

Article history:

Received 10 January 2009

Accepted 16 July 2009

Available online 28 July 2009

Eletrospinning of Polysaccharides for regenerative medicine

Resumo

O presente artigo um review sobre polissacardeos e suas caractersticas e propriedades relevantes para

o processo de eletrofiao. H uma grande aplicao dessas nanofibras na rea biomdica em engenharia

de tecido, curativos, controles de drogas, etc. O artigo fala sobre os polissacardeos de Alginato , celulose,

quitina e quitosana , cido hilaurionico e demais. Porm nesse resumo s ser abordado quitosana e

celulose.

Celulose

Celulose consiste em ( 1,4 ) ligaes de - D - glucose , sendo assim de forma particular interessante devido a sua abundncia como um recurso renovvel, biodegradabilidade , e compatibilidade com sistemas biolgicos.

As aplicaes so das mais variadas , filtros , tecido artificial , roupa protetora .

Infelizmente o processo de fiao de nanofibras extremamente restrito pela sua solubilidade em solventes

orgnicos comuns , a celulose possui a mesma dificuldade de dissoluo da quitosana devido as fortes ligaes

hidrogenadas. A celulose muito mais cristalina do que o amido, e requer uma temperatura de 320 C

e uma presso de 25 MPa para se tornar amorfa em gua.

Eletrospinning -Celulose

Os solventes usados para dissoluo foram dos mais variados, cloreto de ltio, dimetilacetimida, N-metil-

morfoalina , N-oxido/agua com adio de lquidos inicos tem sido usado para a produo de nanofibras.

Para criar matrizes celulsicas ultrafinas preciso trabalhar com diversos tipos de solventes

HNO3/H3PO4NaNO2, que iro oxida-la , ajudando na dissoluo e na fiabilidade pela formao de um

sal , que torna a soluo mais propicia para o processo de eletrospinning.

Chitosan

Podendo ser extrada da casca de caranguejo ou de camaro , possui propriedades relevantes para

aplicaes biomdicas. O gro de desacetilizao vai definir a passagem de quitina para quitosana. A

quitina desacetilizada de 50% at no mximo 99% adicionada em uma soluo de acido actico aps

esse processo temos como produto a quitosana (CS). Solvel em Ph inferiores a 6 suas propriedades

dependem diretamente do peso molecular , grau de desacetilizao, distribuio de grupos acetils.

Sua aplicao a maior parte voltada para a rea biomdica e farmacutica por conta da sua

biocompatibilidade e biodegradabilidade.

Eletrospinning- Chitosan

Soluo: foram usados os solventes, trifluoroacido acetico (TFA) , ou TFA com Diclorometano.

Formando um sal que ajuda no processo de eltrofiao deixando a soluo mais condutora. Porm esses

solventes so txicos e outros artigos falam do uso de somente 90% de acido actico e timos resultados

de fiabilidade[74].

Concluso

Chitosan bicompenent nanofibers and nanoporous fiber

Autores:

Lei Li and You-Lo Hsieh

Textiles and Clothing Department, University of California, Davis, CA

95616, USA

Revista:

Carbohydrate RESEARCH

Received 2 July 2005; accepted 10 November 2005

Available online 22 December 2005

Carbohydrate Research 341 (2006) 374381

Chitosan bicompenent nanofibers and nanoporous fiber

Resumo

O presente artigo desenvolveu nanofibras de dimetro entre 20 e 100nm, tendo sido preparada a soluo

com uma Quitosana(CS) desacetilizada 82.5% misturado com PVA em 2% de cido actico.

Parte Experimental

Materiais:

Quitosana com desacetilizao de 82.5%

Viscosidade de 467cps

Poli lcool vinilico PVA de 87-89% hidrolisado

Acido acticos 99.9%

Quitosana hidrolisada com 50% de NaoH aquoso a 95 graus clsius por 2-48h para diminuir

o peso molecular.

Eletrospinning:

A soluo de PVA foi preparada com gua a 80 graus clsius e agitada por 30min.

Quitosana dissolvida em acido actico com 2%,20% e 90% do mesmo , temperatura ambiente foi

agitado por 8h.

Soluo de 2% - quitosana/PVA 11/89 , 17/83, 25/75 , 50/50.

Foi usada uma agulha de 0.4mm

A fonte vai de 0 a 30 kv , e foi usado somente 18kv parmetro fixo.

Coletor de alumnio, distancia de trabalho 25cm.

Resultados e Discusses

Formao de fibras quitosana pura

No formou fibra com 3% de acido actico no forma jato , devido a alta viscosidade. Foi adicionado

NaCl na proporo de 2:1mas no obtiveram nanofibras.

Formao da fibra com Quitosana/PVA mistura:

Esses resultados mostraram que a adio de PVA facilitou a eletrofiao de Quitosana em nanofibras, mas

apenas com um mximo de 25% de Quitosana.

Os polmeros de Quitosana e PVA foram submetidos a um estudo da influencia da temperatura na

decomposio das fibras - termograma (DSC).

Podemos perber que o PVA tem um ponto de fuso a 188 graus clsius, e decomposio a 319 graus

clsius. J a Quitosana exibiu uma decomposio exotrmica a 312 graus clsius.

Embora a Quitosana no possa ser eletrofiada sozinha em acido actico, a adio de PVA a soluo

permite a eletrofiao da CS. Tivemos mais formao de Grnulos (beads) quando se aumentou a

proporo de Quitosana na soluo.

A analise do MET, nos da uma ampliao maior das fibras finas da mistura 17/83 de CS/PVA.

Na tentativa de remover o PVA as fibras foram tratadas em uma soluo aquosa de NAOH a 1mol, por

12hrs e foram secadas sob vcuo durante a noite em temperatura ambiente. Aps isso foi verificado a

presena de poros que vo desde nanmetros at varias dezenas de nanmetros.

Percebemos que a Quitosana mais susceptvel a formao de poros do que o PVA. Logo, as fibras de

Quitosana podem ser preparadas com nanoporos por tratamento com NaOH aquoso. Enquanto a quitosana

estava 84% porosa, o PVA estava 16%.

Formao de fibras com Quitosana Hidrolisada.

Feita uma tentativa para melhorar a solubilidade do quitosano, assim, a formao de fibras a

partir de misturas de quitosano / PVA, por diminuindo o seu peso molecular.

A hidrlise alcalina em 50% em peso de NaOH a 95 C causou reduo de peso molecular de

quitosano 1600-1500, 1200, 1000, e 800 kDa depois para 2, 6, 12 e 48 h.

A formao de fibras foi melhorada com a quitosana hidrolisada por apenas 2 horas em

comparao como quitosana inicial, sem alterar a massa.

A quantidade e a morfologia das fibras de dois componentes parecem semelhantes com

quitosana hidrolisado durante 2, 6, e 12 h. A concentrao total do polmero adequado para a

formao de fibras aumentou de 3% a 5% com maior tempo de hidrlise desde 2 at 48 horas.

A fibra mdio dimetro era de cerca de 50 10 nm e com muito poucos grnulos.

Concluso

Ao longo desse artigo percebemos que a distribuio das fibras uniforme de quitosana com

PVA e nas fibras de dois componentes atribuda a melhor mistura principalmente devido ao

peso molecular e reduzida um pouco para o aumento da desacetilao do quitosano.

Percebemos que o processo de imerso em NaOH foi crucial para diminuio do peso molecular

e da fiabilidade de Quitosana como PVA , tendo como resultado mais uniformidade , poros e

diminuio significativa do dimetro das fibras.

REFERNCIAS IMPORTANTES: