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Publication
Development of HA-based hydrogels for biomedical applications using different crosslinkers
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 3.68 MB | Adobe PDF |
Authors
Abstract(s)
Hyaluronic acid (HA) is a biomolecule that has been widely used in the synthesis
of hydrogels, receiving considerable attention due to its unique physiological properties
and functions. HA-based hydrogels have been applied in the biomedical field, especially
in drug delivery, wound healing, cosmetics, and tissue engineering. However, these
hydrogels often face some challenges like their susceptibility to degradation by
hyaluronidase, which limits their application to a certain extent. The objective of this
thesis was to develop HA-based hydrogels using various crosslinkers, with the goal of
creating materials that exhibit enhanced stability and cytocompatibility for potential
biomedical applications. Studies were conducted using polyethylene glycol diglycidyl
ether (PEGDE), ethylene glycol diglycidyl ether (EGDE), and genipin as crosslinkers,
with glutaraldehyde included for comparison as a classical crosslinker. These hydrogels
were not only successfully prepared and characterized (e.g., FTIR, SEM), but this thesis
also represents the first study to explore hydrogels crosslinked simultaneously by
PEGDE and genipin. The prepared hydrogels displayed high swelling capacity and
stability in both water and PBS over time. The swelling behavior of the hydrogels was
influenced by factors such as the formulation composition, degree of crosslinking,
crosslinker length and swelling media. In this regard, greater swelling was observed in
water compared to PBS. The in vitro stability and resistance of HA-based hydrogels to
enzymatic degradation were influenced by the crosslinking density, with the highest
degree of crosslinking producing the most stable and resilient hydrogels. Importantly, the
hydrogel crosslinked by both PEGDE and genipin demonstrated particular high
swellability and stability. Despite their high stability, the developed hydrogels exhibited
significant cytotoxicity, particularly when cells were cultured in direct contact with them.
In this context, further studies are needed to draw more definitive conclusions about the
biocompatibility of these hydrogels and their potential applications in the biomedical
domain.
O ácido hialurónico (HA) é uma biomolécula que tem sido amplamente utilizada na síntese de hidrogéis, recebendo uma atenção considerável devido às suas propriedades e funções fisiológicas únicas. Os hidrogéis à base de HA têm sido aplicados na área biomédica, especialmente na administração de fármacos, cicatrização de feridas, cosmética e engenharia de tecidos. No entanto, estes hidrogéis enfrentam constantemente certos desafios tais como a sua suscetibilidade à degradação pela hialuronidase, o que limita a sua aplicação até certo ponto. O objetivo desta tese foi desenvolver hidrogéis à base de HA, usando vários agentes de reticulação, com o intuito de criar materiais que exibissem uma melhor estabilidade e citocompatibilidade para potenciais aplicações biomédicas. Estudos foram realizados usando éter diglicidílico de polietilenoglicol (PEGDE), éter diglicidílico de etilenoglicol (EGDE) e genipina como agentes de reticulação, incluindo o glutaraldeído para comparação como clássico agente de reticulação. Estes hidrogéis não foram apenas preparados e caracterizados com sucesso (FTIR, SEM), mas esta tese também representa o primeiro estudo em explorar hidrogéis reticulados simultaneamente com PEGDE e genipina. Os hidrogéis sintetizados apresentaram uma elevada capacidade de hidratação e uma grande estabilidade tanto em água como em PBS ao longo do tempo. O comportamento de hidratação dos hidrogéis foi influenciado por fatores como a composição da formulação do gel, o grau de reticulação, o comprimento do agente de reticulação e o meio de hidratação. Tendo isto em conta, foi possível observar uma maior capacidade de hidratação em água em relação ao PBS. A estabilidade in vitro e a resistência dos hidrogéis à base de HA à degradação enzimática foram influenciadas pela densidade de reticulação, sendo que um maior grau de reticulação produziu os hidrogéis mais estáveis e resilientes. É importante referir que o hidrogel duplamente reticulado por PEGDE e genipina demonstrou particularmente uma elevada capacidade de hidratação e estabilidade. Apesar de apresentarem uma elevada estabilidade, os hidrogéis sintetizados mostraram uma citotoxicidade significativa, particularmente quando as células foram cultivadas em contacto direto com estes. Neste contexto, serão necessários mais estudos para obter conclusões mais definitivas sobre a biocompatibilidade destes hidrogéis e as suas potenciais aplicações no domínio da biomedicina.
O ácido hialurónico (HA) é uma biomolécula que tem sido amplamente utilizada na síntese de hidrogéis, recebendo uma atenção considerável devido às suas propriedades e funções fisiológicas únicas. Os hidrogéis à base de HA têm sido aplicados na área biomédica, especialmente na administração de fármacos, cicatrização de feridas, cosmética e engenharia de tecidos. No entanto, estes hidrogéis enfrentam constantemente certos desafios tais como a sua suscetibilidade à degradação pela hialuronidase, o que limita a sua aplicação até certo ponto. O objetivo desta tese foi desenvolver hidrogéis à base de HA, usando vários agentes de reticulação, com o intuito de criar materiais que exibissem uma melhor estabilidade e citocompatibilidade para potenciais aplicações biomédicas. Estudos foram realizados usando éter diglicidílico de polietilenoglicol (PEGDE), éter diglicidílico de etilenoglicol (EGDE) e genipina como agentes de reticulação, incluindo o glutaraldeído para comparação como clássico agente de reticulação. Estes hidrogéis não foram apenas preparados e caracterizados com sucesso (FTIR, SEM), mas esta tese também representa o primeiro estudo em explorar hidrogéis reticulados simultaneamente com PEGDE e genipina. Os hidrogéis sintetizados apresentaram uma elevada capacidade de hidratação e uma grande estabilidade tanto em água como em PBS ao longo do tempo. O comportamento de hidratação dos hidrogéis foi influenciado por fatores como a composição da formulação do gel, o grau de reticulação, o comprimento do agente de reticulação e o meio de hidratação. Tendo isto em conta, foi possível observar uma maior capacidade de hidratação em água em relação ao PBS. A estabilidade in vitro e a resistência dos hidrogéis à base de HA à degradação enzimática foram influenciadas pela densidade de reticulação, sendo que um maior grau de reticulação produziu os hidrogéis mais estáveis e resilientes. É importante referir que o hidrogel duplamente reticulado por PEGDE e genipina demonstrou particularmente uma elevada capacidade de hidratação e estabilidade. Apesar de apresentarem uma elevada estabilidade, os hidrogéis sintetizados mostraram uma citotoxicidade significativa, particularmente quando as células foram cultivadas em contacto direto com estes. Neste contexto, serão necessários mais estudos para obter conclusões mais definitivas sobre a biocompatibilidade destes hidrogéis e as suas potenciais aplicações no domínio da biomedicina.
Description
Keywords
Hydrogel Hyaluronic acid Crosslinking Cytotoxicity Hidrogel Ácido hialurónico Reticulação Citotoxicidade Applied Biochemistry . Faculdade de Ciências Exatas e da Engenharia