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Tipo de Documento: Tese
Título: Produção e caracterização de membranas bioativas baseadas em quitosana e híbridos de ZnO/Ag OU ZnO/Ag2O
Título(s) alternativo(s): Production and characterization of bioactive membranes based on chitosan and ZnO/Ag OR ZnO/Ag2O hybrids
Autor(es): Silva, Mário Rodrigues Pereira da
Data do documento: 26-Fev-2024
Orientador: Almeida, Luís Eduardo
Coorientador: Andrade, George Ricardo Santana
Resumo: A pesquisa aborda a problemática global do gerenciamento de feridas, concentrando-se no desenvolvimento de membranas poliméricas eficazes, com ênfase na quitosana (CHI), um polissacarídeo derivado da quitina conhecido por sua não toxicidade e atividade antimicrobiana. A inclusão de glicerol (GLI) como plastificante visa superar a rigidez da CHI. O estudo visa caracterizar e explorar a avaliação biológica in vitro de nanopartículas (NPs) de óxido de zinco (ZnO) conjugadas com NPs de prata (Ag) ou óxido de prata (Ag2O) em membranas de CHI, com e sem GLI. A síntese sustentável de NPsZnO pelo método sol-gel mediado por amido, seguida pela eficiente conjugação com NPs de Ag ou Ag2O através de fotorredução e tratamento térmico, resultou em nanohíbridos integrados com sucesso nas membranas CHI/GLI, evidenciando promissoras aplicações. A análise de difratometria de raios X (DRX) sugere as fases dos nanohíbridos e membranas conjugadas com nanomateriais, enquanto as análises morfológicas indicam tamanhos médios de diâmetro de 34 nm para NPsZnO, 8 nm para NPsAg e 6 nm para NPsAg2O, com formatos predominantemente esféricos. Os resultados das medidas de taxa de transmissão de vapor d'água (TVA, medida em gm−2 d −1 ) nas membranas de CHI (67 ± 1), (CHI com 20% de GLI) CHI20 (70 ± 1), (CHI com 20% de GLI com NPsZnO) CHI20ZnO (66 ± 2), (CHI com 20% de GLI com NPsZnOAg) CHI20Ag (78 ± 7) e (CHI com 20% de GLI com NPsZnOAg2O) CHI20Ag2O (72 ± 4) mostram valores similares aos de curativos comerciais. Para os nanohídridos os ensaios biológicos revelam atividade de biocompatibilidade em células macrófagos J774, a atividade antidiabética demonstrou inibição das enzimas α-glicosidase e αamilase, sugerindo propriedades benéficas no controle da diabetes. No que diz respeito à atividade antioxidante, o método do radical livre 2,2-difenil-1-pricril hidrazila (DPPH) foi empregado, e o nanohíbridos ZnO/Ag2O se destaca pela maior atividade antioxidante, com valor de IC50 de 183,5 µg/mL. Posteriormente, foi avaliada a atividade antimicrobiana in vitro dos nanohíbridos e das membranas produzidas, revelando potencial eficácia contra cepas gram-positivas e gramnegativas, com destaque para as amostras de membrana CHI/GLI/Ag2O e o nanohídrido de ZnO/Ag2O com maiores halos de inibição contra as cepas testadas, respectivamente. Esses resultados indicam um potencial no auxílio ao processo de cicatrização da pele humana e como biomaterial.
Abstract: The research addresses the global issue of wound management, focusing on the development of effective polymeric membranes with an emphasis on chitosan (CHI), a polysaccharide derived from chitin known for its non-toxicity and antimicrobial activity. The inclusion of glycerol (GLI) as a plasticizer aims to overcome the rigidity of CHI. The study aims to characterize and explore the in vitro biological evaluation of zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) conjugated with silver nanoparticles (Ag NPs) or silver oxide nanoparticles (Ag2O NPs) in CHI membranes, with and without GLI. The sustainable synthesis of ZnO NPs by the starch-mediated sol-gel method, followed by efficient conjugation with Ag or Ag2O NPs through photoreduction and thermal treatment, resulted in successful integration of nanohybrids into CHI/GLI membranes, indicating promising applications. X-ray diffraction (XRD) analysis suggests the phases of nanohybrids and membranes conjugated with nanomaterials, while morphological analyses indicate average diameter sizes of 34 nm for ZnO NPs, 8 nm for Ag NPs, and 6 nm for Ag2O NPs, predominantly exhibiting spherical shapes. The results of water vapor transmission rate (WVTR, gm−2 d −1 ) measurements in CHI membranes (67 ± 1), CHI20 (70 ± 1), CHI20ZnO (66 ± 2), CHI20Ag (78 ± 7), and CHI20Ag2O (72 ± 4) show values similar to commercial dressings. For the nanohybrids, biological assays have revealed biocompatibility activity in J774 macrophage cells. The antidiabetic activity demonstrated inhibition of α-glucosidase and α-amylase enzymes, suggesting beneficial properties in diabetes control. Regarding antioxidant activity, the 2,2-diphenyl-1- picrylhydrazyl (DPPH) free radical method was employed, and the ZnO/Ag2O nanohybrids stand out for their higher antioxidant activity, with an IC50 value of 183.5 µg/mL. Subsequently, the in vitro antimicrobial activity of the nanohybrids and produced membranes was assessed, revealing potential efficacy against both gram-positive and gram-negative strains. Notably, the CHI/GLI/Ag2O membrane samples and the ZnO/Ag2O nanohybrid exhibited larger inhibition zones against the tested strains, respectively. These findings suggest potential assistance in the human skin healing process and highlight their suitability as biomaterials.
Palavras-chave: Biocompatibilidade
Cicatrização de feridas
Materiais biomédicos
Biomateriais
Atividade biológica
Atividade ecológica
Biocompatibility
Wound healing
Biomaterials
Biological activity
Ecological
área CNPQ: ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Agência de fomento: Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Idioma: por
Programa de Pós-graduação: Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
Citação: SILVA, Mário Rodrigues Pereira da. Produção e caracterização de membranas bioativas baseadas em quitosana e híbridos de ZnO/Ag OU ZnO/Ag2O. 2024. 154 f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2024.
URI: https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/19590
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