Propriedades reológicas e microscópicas de biomaterial compósito a base de colágeno, gelatina e óleo de pequi

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Materiais

Autores

Rabbers, A.S. (UFG) ; Vulcani, V.A.S. (UFG) ; Martins, V.C.A. (USP) ; Plepis, A.M.G. (USP) ; Rabelo, R.E. (UFG) ; Santos, G.P. (UFG) ; Oliveira, L.P. (UFG) ; Mascarenhas, L.J.S. (UFG) ; Moraes, B.A. (UFG) ; Carvalho, A.F. (UFG)

Resumo

Colágeno de origem bovina, juntamente com gelatina e óleo de pequi, foi utilizado para desenvolvimento de biomembrana. Os ensaios reológicos foram feitos para que se pudesse observar o efeito do óleo de pequi na mistura com colágeno/gelatina. Foi observado comportamento viscoso, mas com o aumento de frequência ocorreu inversão dos módulos, indicando uma gelificação da mistura. Por meio dos ensaios de fluxo, foi notado comportamento pseudoplástico, com viscosidade diminuída pela adição de óleo de pequi na mistura. As fotomicrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostraram que a presença de óleo de pequi causa a formação de vesículas de tamanhos variados e contornos indefinidos na biomembrana.

Palavras chaves

polímeros; Caryocar brasiliense Camb; reologia

Introdução

Biomaterial consiste em qualquer substância, ou conjunto de substâncias, de origem natural ou sintética, com função de tratar, aumentar ou substituir qualquer tecido, órgão ou função orgânica (WILLIANS, 1987). É necessário, no planejamento e desenvolvimento de biomateriais, que sejam realizadas caracterizações físicas, químicas e biológicas para prever seu comportamento na interface. A análise reológica visa o estudo das propriedades de deformação e escoamento dos materiais sob influência de um esforço externo (AKCELRUD, 2007). A técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV) permite a obtenção de uma imagem ampliada e tridimensional da amostra a partir da interação de um feixe de elétrons com o material (ORÉFICE et al., 2006). Ambas técnicas apresentam importância fundamental na caracterização de materiais poliméricos, como o colágeno. O colágeno possui características distintas como biomaterial, sendo a mais importante o modo de interação com os tecidos do organismo. Isso está associado, principalmente, à baixa resposta imunológica, baixa toxicidade e a habilidade de promover o crescimento celular (SIONKOWSKA, 2000; LEE et al., 2001). O seu uso vem aumentando consideravelmente como suporte biodegradável de crescimento celular na engenharia de tecidos, principalmente na forma de compósitos. O pequi (Caryocar brasiliense Camb.), fruto comum do cerrado brasileiro, tem sido associado à diversas propriedades medicinais, das quais a cicatrização de feridas tem despertado grande interesse pelos pesquisadores (BATISTA et al., 2010). Portanto, o presente estudo teve como objetivo caracterizar o compósito a base de colágeno, gelatina e óleo de pequi quanto à suas características reológicas e microscópicas.

Material e métodos

Tendões bovinos foram lavados com solução salina 0,9% e água destilada e colocados em solução alcalina, contendo sais e hidróxidos de metais alcalinos e alcalinos terrosos, por 96 horas a 25oC (LACERDA et al., 1998). Então, foram colocados em solução contendo sulfatos e cloretos de sódio, potássio e cálcio, durante 6 horas, e lavados em solução de ácido bórico (3%) e solução de EDTA 0,3%. O colágeno foi extraído com solução de ácido acético (pH 3,5). A concentração de 1,1% foi determinada por liofilização. A solução de gelatina 1% foi preparada utilizando gelatina SIGMA®, tipo A, solubilizada em ácido acético (pH 3,5) sob agitação por 30 min a 60°C. Preparou-se as membranas a partir da mistura colágeno/gelatina na proporção 1:1 com a adição de 0,5mL de uma solução X para cada 10g da mistura, preparada de duas formas: X1 - 1,5mL de solução de ácido acético pH 3,5 + 1,5mL de acetona (membrana controle - MCG); e X2 - 1,5mL de óleo de pequi + 1,5mL de acetona (membrana experimental -MCGOP). Após deareção e casting, as membranas foram neutralizadas e deixadas sob fluxo de ar por 10 dias. Os ensaios de reologia oscilatória foram feitos em reômetro de deformação controlada com geometria cone placa de 20 mm 2º, com gap de 69 µm. Os ensaios de oscilação foram feitos a 25°C, =1,0Hz e uma variação na tensão de oscilação de 0,05 a 1000Pa, para determinação da região viscoelástica. Os módulos elástico (G’) e viscoso (G’’) foram obtidos em função frequência angular de 0,1 a 100 rad/s com deformação de 0,5%. As medidas de fluxo foram feitas com variação na taxa de cisalhamento entre 0,1 a 1000/s e T = 25ºC. As fotomicrografias por MEV foram obtidas com amostras de MCG e MCGOP de 0,5x0,5cm recobertas por uma camada de ouro para observar-se a morfologia das membranas.

Resultado e discussão

Para os ensaios reológicos das misturas primeiramente foi determinada a região viscoelástica pela varredura dos módulos elástico (G’) e viscoso (G’’) em função da % de deformação (Fig. 1A), sendo determinado dentro da região linear o valor de deformação de 0,5%, que foi utilizado para a medida de variação de frequência. A Fig. 1B mostra G’ e G’’ em função da frequência, na temperatura de 25oC, para as misturas. Pode-se observar que ambos os módulos aumentam com o aumento da frequência. Para a mistura CG tem-se G’>G’’ em toda a varredura de frequência estudada. Para a mistura CGOP tem-se inicialmente G’’>G’, indicando um comportamento viscoso, mas com o aumento de frequência observa- se uma inversão dos módulos, indicando uma gelificação da mistura, que ocorre em =20,0 rad/s. Em trabalho similar realizado com colágeno obtido em tempo de tratamento alcalino menor (72h) e concentrações de óleo menores, foi obtido um ponto de gelificação em =10 rad/s para as amostras de colágeno/gelatina/óleo de pequi, enquanto que para o óleo de pequi observou- se essa inversão em  = 17,4 rad s-1 (FERNANDES et al, 2013). Portanto, pode-se observar que neste trabalho tem-se um maior efeito do óleo no sistema colágeno/gelatina. As misturas foram caracterizadas por ensaios de fluxo, como mostrado na Fig. 1C. Observa-se que em ambas as misturas um comportamento pseudoplástico com viscosidades menores para a mistura CGOP, ou seja, o óleo de pequi diminui a viscosidade do material. Contudo, a taxas de cisalhamento superiores a 160/s não se observa mais o efeito do óleo. As fotomicrografias por MEV mostram uma estrutura lisa, contínua para membranas de colágeno:gelatina (Fig 2A e B). A presença de óleo causa a formação de vesículas com tamanhos variados e contornos não definidos (Fig 2C e D).

A)Módulos G’ e G’’ em função da deformação; B)Módulos G’ e G’’ em função da frequência angular; C)Viscosidade em função da taxa de cisalhamento.


Fotomicrografias por MEV para as membranas das misturas colágeno/gelatina (A e B) e colágeno/gelatina/óleo de pequi (C e D) em diferentes aumentos

Conclusões

A reologia determinou a região viscoelástica em ambas amostras, revelando que a presença do óleo de pequi proporciona, inicialmente, comportamento viscoso e, com aumento da frequência, gelificação da mistura. Os ensaios de fluxo demonstraram que as duas amostras apresentam comportamento pseudoplástico, com viscosidade menor para as amostras contendo óleo de pequi. A microscopia eletrônica de varredura permitiu observar que o óleo de pequi promoveu o aparecimento de vesículas de tamanhos e formatos variados, que não foram observadas nas amostras controle.

Agradecimentos

Centro Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico; Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás; Laboratório de Bioquímica e Biomateriais – Instituto de

Referências

AKCELRUD, L. Fundamentos da ciência dos polímeros. Barueri: Manole, 2007. 288 p.
BATISTA, J.S.; SILVA, A.E.; RODRIGUES, C.M.F.; COSTA, K.M.F.M.; OLIVEIRA, A.F.; PAIVA, E.S.; NUNES, F.V.A.; OLINDA, R.G. Avaliação da atividade cicatrizante do óleo de pequi (Caryocar coriaceum Wittm) em feridas cutâneas produzidas experimentalmente em ratos. Arq Inst Biol, v.77, n.3, 441-447, 2010.
FERNANDES, Y.O.M.; MARTINS, V.C.A.; VULCANI, V. A. S., PLEPIS, A. M. G. Comportamento reológico de misturas de colágeno:gelatina:óleo de pequi. Anais… 12° Congresso Brasileiro de Polímeros (12°CBPol), Florianópolis/SC, 2013.
LACERDA, C.; PLEPIS, A. M. G.; GOISSIS, G. Hidrólise seletiva de carboxiamidas de resíduos de Asparagina e Glutamina em colágeno: preparação e caracterização de matrizes aniônicas para uso como biomateriais. Química Nova, v. 21, p. 267-271, 1998.
LEE, C.H.; SINGLA, A.; LEE, Y. Biomedical applications of collagen. International Journal of Pharmaceutics, v.221, 1-22, 2001.
ORÉFICE, R.L.; PEREIRA, M.M.; MANSUR, H.S. Biomateriais: fundamentos e aplicações. Rio de Janeiro: Cultura Médica, 2006. 537p.
SIONKOWSKA, A. Modification of collagen films by ultraviolet irradiation. Polymer Degradation and Stability, v.68,147-151, 2000.
WILLIAMS, D.F. Definitions in Biomaterials. Proceedings... Consensus Conference of the European Society for Biomaterials, Chester, England, March 3-5, 1986.