Orientador: Maria Helena Andrade Santana

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: O ácido hialurônico (AH) de alta massa molar tem sido usado tanto como viscossuplemento quanto como scaffold para células tronco e/ou fatores de crescimento no tratamento de doenças das articulações. Entretanto, uma das principais limitações de seu uso in vivo é a sua baixa estabilidade na...

Resumo: O ácido hialurônico (AH) de alta massa molar tem sido usado tanto como viscossuplemento quanto como scaffold para células tronco e/ou fatores de crescimento no tratamento de doenças das articulações. Entretanto, uma das principais limitações de seu uso in vivo é a sua baixa estabilidade na presença de espécies reativas de oxigênio (ROS). A oxidação promovida por esses radicais resulta na cisão das cadeias do AH, redução de sua massa molar, desestabilização de sua estrutura coloidal e comprometimento de sua atividade biológica. Estratégias comumente usadas para estabilização do AH envolvem reticulação química, derivatização com moléculas antioxidantes ou associação com macromoléculas protetoras de superfície. Nesse contexto, o presente trabalho estudou a estabilização do AH por meio de sua oxidação parcial com periodato, reticulação química com dihidrazida adípica (ADH) e incorporação do antioxidante tempol para aplicações em ortopedia regenerativa. Inicialmente as alterações estruturais decorrentes da produção do AH oxidado (oxi-AH) foram caracterizadas por meio de propriedades tais como grau de oxidação, viscosidade, diâmetro hidrodinâmico e potencial zeta, modulação da reticulação química com ADH e capacidade de incorporação e liberação gradual do tempol. Na segunda etapa, foi estudada a estabilidade sob stress oxidativo de hidrogéis de oxi-AH preparados a partir dos graus de oxidação 44 ± 4, 65 ± 5, 82 ± 5 % e concentrações de ADH 2, 4 e 8 % configurados em géis sólidos planos e incorporando 5 mg de tempol. Adicionalmente os hidrogéis de oxi-AH (grau de oxidação 65 ± 5 % e ADH 8%) foram configurados em micro e nanopartículas que incorporaram 7,4 ± 0,7 e 11 ± 3 de g de tempol/g de partícula, respectivamente, com o objetivo de serem adicionadas aos hidrogéis de configuração plana, visando maior estabilidade. Perfis de degradação dos hidrogéis em função do tempo foram construídos a partir da perda de massa obtida por gravimetria sob stress oxidativo produzido pelo peróxido de hidrogênio (100 µmol/L.). A degradação em tampão PBS foi usada como controle. Os resultados mostraram que as mudanças estruturais nos hidrogéis de oxi-AH foram favoráveis à sua injetabilidade, favorecendo a incorporação do tempol e a sua reticulação in situ, e a presença de tempol aumentou a resistência contra o stress oxidativo comparados aos controles, com manutenção da integridade hidrogéis entre 2 e 22 dias dependendo da composição oxi-AH/ADH. Este trabalho apresenta resultados inovadores em termos de formulações de AH, que são úteis aplicações em medicina regenerativa

Abstract: High molar mass hyaluronic acid (HA) has been used as a viscossuplement and as a scaffold for stem cells and/or growth factors in the treatment of joint diseases. However, one of the main limitations of its in vivo use is its low stability in the presence of reactive species of oxygen...

Abstract: High molar mass hyaluronic acid (HA) has been used as a viscossuplement and as a scaffold for stem cells and/or growth factors in the treatment of joint diseases. However, one of the main limitations of its in vivo use is its low stability in the presence of reactive species of oxygen (ROS). The oxidation promoted by these free radicals results in the degradation of AH¿s chains, decrease of its molar mass, changes in its colloidal domain and compromising of its biological functions. Some of the most common strategies used in the stabilization of AH are chemical crosslinking, derivatization with antioxidant molecules or association with surface protective molecules. In this context the present work studied the stabilization of high molar mass AH after its oxidation with periodate, subsequent chemical crosslinking with adipic acid dihydrazide (ADH) and incorporation of the antioxidant tempol for applications in regenerative medicine. Initially, the changes caused in AH during the production of oxidized HA (oxi-HA) were studied by analyzing properties such as degree of oxidation, viscosity, hydrodynamic diameter and zeta potential and capacity of tempol incorporation. Secondly, the stability under oxidative stress of hydrogels made with oxi-HA whose degrees of oxidation were 44 ± 4, 65 ± 5, 82 ± 5 % and ADH concentration of 2, 4 e 8 %, in which 5 mg de tempol were incorporated. Besides that, hydrogels (degree of oxidation 65 ± 5 % and ADH 8%) were configured as micro and nanoparticles , which incorporated 7,4 ± 0,7 e 11 ± 3 g of tempol/g of particles in order to add them in the hydrogels. Degradation profiles were constructed using gravimetry to calculate the mass loss under oxidative stress, induced by 100 µmol/L hydrogen peroxide solution. The degradation in PBS buffer was used as control. The results show the structural changes in the oxi-HA were in favor of its injectability, favoring its in situ crosslinking. The presence of tempol increased the hydrogels against the oxidative stress in comparison with the controls, which increased the hydrogel¿s integrity between 2 and 22 days depending on the composition. This work presents data that promotes the technological innovation of AH¿s usage in regenerative medicine

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