Desenvolvimento de materiais de base dextrano para regeneração de nervo

Abstract

Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de materiais de base dextrano para uma futura aplicação na regeneração do nervo. O trabalho realizado compreendeu três passos: (i) modificação do dextrano com ligações duplas; (ii) preparação de poliésteres-polióis de base ácido láctico (LA) e sua modificação com ligações duplas para obtenção dos reticulantes de base LA; e (iii) preparação das membranas por fotopolimerização. O dextrano foi modificado por reacção dos seus grupos –OH com o metacrilato de 2-isocianoetilo (IEMA) e com o anidrido metacrílico (AM). A estrutura química do dextrano modificado foi avaliada por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier com reflectância total atenuada (FTIR-ATR) e espectroscopia de ressonância magnética nuclear de protão (1H RMN) e os resultados indicam que os materiais foram sintetizados com sucesso. A estabilidade térmica dos dextranos modificados foi avaliada por análise termogravimétrica (TGA), tendo-se verificado que estes são estáveis termicamente até cerca de 280 ºC. A análise de calorimetria diferencial de varrimento (DSC) revelou que os dextranos modificados são amorfos, tendo sido possível detectar a temperatura de transição vítrea (Tg = 217 ºC) para o dextrano modificado com anidrido metacrílico (Dex-AM). Os reticulantes de base LA foram preparados através da reação das diferentes unidades centrais dos poliésteres-polióis com o AM. As diferentes unidades centrais foram escolhidas de modo a conferir aos materiais diferentes propriedades. A estrutura química dos reticulantes de base LA foi avaliada por FTIR e 1H RMN, tendo-se verificado que estes foram obtidos com sucesso. A TGA relevou que estes materiais são estáveis até temperaturas próximas dos 195 ºC. A DSC mostrou que todos os materiais são amorfos e com a Tg mostraram ser dependentes do tipo de unidade central. As membranas de base dextrano foram obtidas por fotopolimerização dos dextranos modificados na presença dos diferentes reticulantes, usando como fotoiniciador o Irgacure2959®. Como referências, foram preparadas duas membranas contendo somente Dex-IEMA ou Dex-AM. As membranas obtidas foram analisadas por FTIR, tendo-se verificado a ausência das bandas correspondentes à ligação dupla, o que indica que a fotopolimerização foi levada a cabo com sucesso. O FTIR revelou ainda que as membranas de base Dex-AM apresentavam uma banda alargada na zona dos –OH, o que indica a presença de água na sua constituição. Esta água mostrou ter um efeito plastificante nas membranas, uma vez que estas apresentavam Tg muito baixas (entre os 5 ºC e os 36 ºC) quando comparadas com as membranas de Dex-IEMA, que não apresentava esta banda no seu espectro de FTIR. A capacidade de inchaço das membranas foi avaliada em água destilada, tendo-se verificado que, de um modo geral, as membranas de Dex-IEMA tinham capacidades de inchaço inferiores às de Dex-AM. Verificou-se ainda que a introdução dos reticulantes de base LA diminui a capacidade de inchaço das membranas, provavelmente devido à hidrofobicidade dos mesmos. Foi ainda avaliada a perda de massa dos materiais em tampão fosfato (PBS, pH=7,4), a 37 º C, tendo-se observado uma maior perda de massa para as membranas com Dex-AM. A inclusão dos reticulantes de base LA, na formulação das membranas, levou a um aumento da perda de massa das mesmas. Estes resultados indicam que as propriedades das membranas podem ser facilmente ajustadas quer pelo tipo de dextrano modificado usado, quer pelo tipo de reticulante

The main goal of this work was the development of dextran based materials for application in nerve regeneration. The work comprised three steps: (i) modification of the dextran with double bonds; (ii) preparation of lactic acid (LA) based polyester polyols and their modification with double bonds to obtain the LA-based crosslinkers; and (iii) preparation of the membranes by photopolymerization. The dextran was modified by reacting the –OH groups with 2-isocyanatoethyl methacrylate (IEMA) and methacrylic anhydride (AM). The chemical structure of the modified dextran was evaluated by attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR) and proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H NMR) and the results indicate that the materials were successfully synthesized. Thermal stability of the modified dextran was evaluated by thermogravimetric analysis (TGA), and it was found that they are thermally stable until 280 °C. The differential scanning calorimetry (DSC) analysis showed that both the modified dextran are amorphous and it was possible detect the glass transition temperature (Tg = 217 °C) for the dextran modified with methacrylic anhydride (Dex-AM). The LA-based crosslinkers were prepared by reacting different LA based polyester polyols with the AM. Different central units were chosen in order to give different properties to the material. The chemical structure of LA-based crosslinkers was evaluated by FTIR and 1H NMR, and it was found that they were successfully obtained. The TGA revealed that these materials are stable around 195 °C. The DSC showed that all materials are amorphous and the Tg is dependent on the type of central unit. The dextran based membranes were obtained by photopolymerization of modified dextrans in the presence of the different LA crosslinkers, using Irgacure2959® as photoinitiator. As references, two membranes were prepared containing only Dex-IEMA or Dex-AM. The membranes obtained were analyzed by ATR-FTIR, verifying the absence of bands corresponding to double bond, which indicates that photopolymerization was carried out successfully. The ATR-FTIR spectrum of the Dex-AM based membranes also revealed a broad band in the region of the –OH groups, indicating the presence of water. The water had a plasticizing effect on the membranes, since they showed a low Tg (between 5 °C and 36 °C) when compared with the Dex-IEMA membrane, which did not presented this band in its FTIR spectrum. The swelling capacity of the membranes was evaluated in distilled water, and it was found that, in general, the Dex-IEMA membranes had less swelling capacity than the Dex-AM. It was also found that the introduction of LA-based crosslinkers decreases the swelling capacity of the membranes, probably due to their hydrophobic nature. It was also evaluated the weight loss of materials in phosphate buffered saline solution (PBS, pH = 7.4), at 37 °C, and it was observed a higher weight loss for membranes with Dex-AM. The inclusion of LA-based crosslinkers, in the formulation of the membranes, led to an increase in mass loss. These results indicate that the properties of the membranes can be easily adjusted by either type of modified dextran used or the type of crosslinker.