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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
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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
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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.
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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
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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.
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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
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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.
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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
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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.
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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
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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
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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.
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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.
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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.
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REFERNCIAS IMPORTANTES: