Produção de nãotecidos de PVP (polivinilpirrolidona) e mucilagem de chia como agente hemostático via fiação a sopro de solução (SBS)

Abstract

A gaze de algodão é tradicionalmente o tecido mais utilizado para proteção, limpeza e oclusão de ferimentos, além de ser utilizado como compressa cirúrgica para absorção de líquidos, sangue e outras secreções, principalmente, em cirurgias cavitárias. O grande inconveniente no uso desse material é a limitada taxa de absorção de líquidos e, caso seja esquecido durante a cirurgia, pode causar reações inflamatórias sérias no organismo do paciente. Nesse sentido, os polímeros com características reabsorvíveis e biocompatíveis destacam-se por facilitar procedimentos cirúrgicos e evitar prevenir inflamações, além de poderem ser modificados para melhorar sua capacidade de absorção de líquidos ou alterar o fluxo de sangue. Assim, essa dissertação tem como principal objetivo desenvolver uma alternativa à gaze de algodão que seja biocompatível, superabsorvente e, se possível, reabsorvível. Para isso, polímeros com boa capacidade de intumescimento e compatibilidade foram estudados. Para este trabalho, foram selecionados polissacarídeos naturais obtidos das sementes da chia (Salvia Hispanica L.), presente em sua mucilagem e o polímero sintético PVP (polivinilpirrolidona). Esses materiais possuem propriedades promissoras para o desenvolvimento de nanoestruturas fiadas com boa capacidade de intumescimento de água e sangue. A metodologia de obtenção da mucilagem compreendeu a extração aquosa das sementes de chia e a técnica utilizada para produção de fibras foi a fiação a sopro de solução (SBS). O polímero PVP foi utilizado devido ao seu potencial formador de nano e microfibras, características hidrofílicas e biocompatibilidade. Com o objetivo de potencializar a capacidade de absorção de líquidos, os nãotecidos produzidos de PVP foram estruturados em uma configuração sanduíche com mucilagem de chia na camada interna. Para melhorar as características do biomaterial e acrescer uma funcionalidade, um fármaco antifibrinolítico, ácido tranexâmico, foi adicionado à solução de PVP, objetivando auxiliar na redução do fluxo sanguíneo. Os nãotecidos produzidos passaram pelo processo de reticulação via radiação UV-C, para promoção de ligações cruzadas das cadeias de PVP, melhorando o seu desempenho e resistência durante o processo de absorção de líquidos e favorecendo o intumescimento. Os resultados de absorção de líquidos para os diferentes tempos de reticulação estudados (10, 20, 30, 45 e 60 minutos) foram relatados e a amostra SPM60, ou seja, sanduíche de PVP com mucilagem de chia, reticulados com 60 minutos de radiação UV-C, resultou na melhor amostra para a produção de um material com alto poder de intumescimento e fácil fabricação. Os resultados de cálculo de fração sol-gel demonstraram que as fibras de PVP foram reticuladas após exposição à radiação UV-C. A fração gel para a amostra SMP60 foi de aproximadamente 98%. O grau de intumescimento em soro fisiológico desta amostra foi de aproximadamente 3291% em relação ao seu peso seco, o que demonstra seu alto poder de absorção de água. As microfibras obtidas possuíam uma estrutura unificada, com poucos grânulos e orientadas aleatoriamente com diâmetros médios para fibras de PVP sem reticulação de 0,38 a 3,33 micrômetros e 0,67 a 9,61 micrômetros para as fibras reticuladas após 60 minutos, indicando que este tempo de reticulação pode modificar o aspecto e diâmetro das fibras produzidas. As análises de viabilidade celular demonstraram o caráter atóxico dos sanduíches produzidos. Contudo, considerando a biocompatibilidade do biotêxtil produzido, seu alto poder de absorção de fluidos, podemos concluir que a técnica SBS poderia ser empregada para fabricar nãotecidos microfibrosos estruturados em sanduíche de PVP/mucilagem de chia carregados com ATX, para aplicações promissoras na contenção de sangramentos cirúrgicos sem efeitos adversos, podendo ser deixado na cavidade lesionada, com futura reabsorção pelo organismo, devido à natureza reabsorvível dos materiais empregados.

Abstract: Cotton gauze bandages is traditionally the most used fabric for protection, cleaning and occlusion of wounds, as well being used as a surgical compresses to absorb liquids, blood and other secretions, mainly in cavity surgeries. The major drawback in using this material is its limited rate of absorption of liquids and, if forgotten during surgery, can be the cause of severe inflammatory reaction in the patient?s body. In this sense, polymers with resorbable and biocompatible characteristics stand out for facilitating surgical procedures and preventing inflammation, in addition to being modified to improve their ability to absorb liquids or change blood flow. Thus, this dissertation has as main objective to develop an alternative to replace cotton gauze, that is biocompatible, superabsorbent and, if it?s possible, resorbable. For that, polymers with good swelling behavior and compatibility were studied. For this work, natural polysaccharides obtained from chia seeds (Salvia Hispanica L.), present in its mucilage and the synthetic polymer PVP (polyvinylpyrrolidone) were selected. These materials have promising properties for the development of spun nanostructures with good water and blood swelling capacity. The methodology for obtaining the mucilage comprised the aqueous extraction of chia seeds and the technique used for the production of fibers was the solution blow spinning (SBS). The PVP polymer was used due to its potential for forming nano and microfibers, hydrophilic characteristics and biocompatibility. In order to enhance the liquid absorption capacity, the nonwovens produced from PVP were structured in a sandwich configuration with chia mucilage in the inner layer. To improve the characteristics of the biomaterial and add functionality, an antifibrinolytic drug, tranexamic acid, was added to the PVP solution, aiming to help reduce blood flow. The nonwovens produced went through the crosslinking process via UV-C radiation, to promote cross-linking of PVP chains, improving their performance and resistance during the liquid absorption process and favoring swelling. The results of liquid absorption for the different reticulation times studied (10, 20, 30, 45 and 60 minutes) were reported and the SPM60 sample, that is, a PVP sandwich with chia mucilage, reticulated with 60 minutes of UV-C radiation, resulted in the best sample for the production of a material with high swelling power and easy fabrication. Sol-gel fraction calculation results showed that the PVP fibers were reticulated after exposure to UV-C radiation. The gel fraction for the SMP60 sample was approximately 98%. The degree of swelling in saline solution of this sample was approximately 3291% in relation to its dry weight, which demonstrates its high power of water absorption. The microfibers obtained had a unified structure, with few granules and randomly oriented with average diameters for PVP fibers without reticulation from 0,38 to 3,33 micrometers and from 0,67 to 9.61 micrometers for reticulated fibers after 60 minutes, indicating that this reticulation time can modify the appearance and diameter of the fibers produced. Cell viability analyzes demonstrated the non-toxic character of the sandwiches produced. However, considering the biocompatibility of the biotextile produced, its high power of fluid absorption, we can conclude that the SBS technique could be used to manufacture microfibrous nonwovens structured in PVP/chia mucilage sandwich loaded with ATX, for promising applications in the containment of surgical bleeding without adverse effects, and may be left in the injured cavity, with future resorption by the body, due to the resorbable nature of the materials used.