Incorporação de colágeno de rã-touro em membranas de nanocelulose visando aplicação em medicina regenerativa

Abstract

A engenharia tecidual é uma área de pesquisa que objetiva tratar, manter ou reparar tecidos animais. A cicatrização de feridas, em particular, é um assunto de grande interesse. Há uma grande necessidade de se desenvolver materiais curativos, para que se obtenha melhores resultados, comparados aos existentes. Novos biomateriais com capacidade de funcionalização são promissores, como é o caso da combinação de nanocelulose e de colágeno. O objetivo deste trabalho foi extrair, caracterizar e incorporar colágeno extraído de pele de Rana catesbeiana (rã-touro) em membranas de nanocelulose, com a finalidade de desenvolver biopolímeros com propriedades aplicáveis à cicatrização de feridas. Foi possível extrair colágeno da pele de rã-touro e quantificar as proteínas totais (214 µg) e a fração de colágeno (172 µg) por grama de pele, ressaltando a quantificação como o diferencial deste trabalho comparado à literatura. O material extraído da pele de rã-touro foi caracterizado quanto ao perfil eletroforético e à temperatura de desnaturação, revelando que o colágeno extraído é do tipo I, com massa molar de 253 kDa e temperatura de desnaturação de 30,08 °C. O biomaterial foi produzido pela incorporação do colágeno em membranas de nanocelulose. As propriedades pretendidas do biopolímero foram caracterizadas quanto à morfologia 2D e 3D, temperatura de transição vítrea e de fusão, estabilidade térmica e quanto aos grupamentos funcionais. As análises 2D e 3D de microestrutura mostraram o entrelaçamento do colágeno nas fibras de nanocelulose quando na forma biopolimérica, enquanto as análises térmicas indicaram que os biopolímeros apresentam estabilidade necessária à aplicação como cobertura de feridas. O colágeno extraído apresentou bandas características de colágeno e as mesmas puderam ser identificadas após a incorporação do mesmo à nanocelulose. A ação do colágeno e do biopolímero na cicatrização in vitro foi avaliada. O ensaio de ferida permitiu concluir que o colágeno de rã-touro atua expressivamente, de modo a acelerar o processo de fechamento da ferida, este processo ocorrendo mesmo em baixas concentrações de colágeno . Este trabalho demonstrou que é possível extrair, quantificar e incorporar colágeno de rã-touro em membranas de nanocelulose e que o biopolímero desenvolvido possui as propriedades necessárias à utilização em processos de cicatrização de feridas.<br>

Abstract : Tissue engineering is a research area that aims to treat, maintain or repair animal tissues. Wound healing, in particular, is a subject of great interest, and there is an increasing need to develop curative materials displaying better healing properties compared to existing ones. New biomaterials showing capacity for functionalization, such as the combination of nanocellulose and collagen, area promising field of research in this area. The objective of this study was to extract, characterize and incorporate collagen from the skin of Rana catesbeiana (bullfrog) in nanocellulose membranes, in order to develop biopolymers with properties suitable for wound healing. The material extracted from bullfrog skin was quantified as the total protein content (214 µg) and collagen (172 µg) per grams of skin, highlighting the quantification as the differential of this work compared to literature. The obtained collagen was characterized for the electrophoretic profile and denaturation temperature, results indicating that the extracted collagen is type I, with molecular weight of 253 kDa and denaturation temperature of 30.08 °C. The biopolymer was produced by the incorporation of collagen in nanocelulose membranes. The desired properties of the biocomposite were characterized for 2D and 3D morphology, glass transition and melting temperature, thermal stability and for functional groups. The 2D and 3D analysis of microstructure showed interlacing collagen fibers amongst nanocelulose, when in the biopolymeric form. The showed collagen characteristic bands and the same was observed when it was incorporated in the nanocelulose. The wound healing assay showed that the bullfrog collagen shows significantly effect in accelerating the process of wound closure, and that this process occurs even at low collagen concentrations. This work showed that it is possible to extract, quantify and incorporate bullfrog collagen in nanocelulose membranes and that the biopolymer obtained has the properties/functions required for use in wound healing.