Preparation and characterization of glucomannan hydrogels for application as biomaterial

Orientador: Marisa Masumi BeppuDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: A busca incansável por qualidade de vida e longevidade torna necessário o desenvolvimento de novos materiais e tecnologias para uso médico. A engenharia tecidual é uma área de pesquisa recente que tem a finalidade de desenvolver materiais para substituir ou regenerar tecidos. Esses materiais devem apresentar uma série de características, incluindo biocompatibilidade, biodegradabilidade, resistência mecânica e porosidade. Dentre os materiais que vem sendo estudados para essa finalidade se destacam os polímeros naturais, em especial alguns polissacarídeos. Portanto, nesse estudo utilizou-se o polissacarídeo glucomanana de konjac (KGM), que é um biopolímero promissor, porém ainda pouco estudado para aplicação como scaffold, para a engenharia tecidual. A técnica de criogelificação é uma técnica interessante para modificar a morfologia dos hidrogéis, assim como aumentar a resistência mecânica dos mesmos. Para o preparo do hidrogel foram verificados os efeitos das variáveis, temperatura, concentração do polímero e concentração do agente alcalino. Os hidrogéis foram congelados a diferentes taxas de resfriamento e a temperaturas diferentes, sendo que a taxa é o fator mais relevante. O hidrogel com composição de 2 % de KGM, concentração da solução de Ca(OH)2 de 0,2 mol/L e temperatura de preparo de 65 °C apresentou consistência e propriedades próximas das quais se buscava. O congelamento lento apresentou estrutura com poros maiores, o que é interessante para a aplicação como biomaterial, pois as células precisam de espaço suficientemente grande para se desenvolverem. Os hidrogéis submetidos ao congelamento são cerca de quatro vezes mais resistentes à compressão do que os hidrogéis não congelados. Além disso, notou-se que a gelificação da KGM é lenta, sendo possível reduzir esse tempo com o processo de criogelificaçãoAbstract: The relentless pursuit of quality of life and longevity makes necessary the development of new materials and technologies for medical use. Tissue engineering is a recent area of research that aims to develop materials to replace or regenerate tissues. These materials should present a range of characteristics, including biocompatibility, biodegradability, mechanical strength and porosity. Among the materials that have been studied for this purpose we highlight the natural polymers, especially some polysaccharides. Therefore, in this study we used the polysaccharide konjac glucomannan (KGM) which is a promising biopolymer, but poorly studied for use as a scaffold for tissue engineering. For the preparation of the hydrogel, the effects of the variables, temperature, polymer concentration and concentration of alkali were observed. The hydrogel composition of 2% KGM, the solution concentration of Ca(OH)2 0,2 mol/L and preparation temperature of 65 °C showed consistency and properties of which are close sought. The cryogelation technique is an interesting technique to modify the morphology of the hydrogels, as well as increase the mechanical strength. The hydrogels were frozen at different cooling rates and different temperatures and the rate is the most relevant factor. The slow freezing showed structure with larger pores, which is interesting for application as biomaterial because the cells need space large enough to develop. The hydrogels subjected to freezing were about four times more resistant to compression. In addition, it was noted that gelation of KGM is slow, then it is possible to reduce this time using the cryogelation processMestradoEngenharia de ProcessosMestra em Engenharia Químic