Development of HA-based hydrogels for biomedical applications using different crosslinkers

Carreira, Joãp Pedro Serradas

Publication

Development of HA-based hydrogels for biomedical applications using different crosslinkers

2024-11-20Master thesis

datacite.subject.fos	Ciências Naturais::Ciências Químicas
datacite.subject.fos	Ciências Naturais::Ciências Biológicas
dc.contributor.advisor	Castro, Rita Maria de
dc.contributor.advisor	Tomás, Helena Maria Pires Gaspar
dc.contributor.author	Carreira, Joãp Pedro Serradas
dc.date.accessioned	2025-02-18T15:58:41Z
dc.date.available	2025-02-18T15:58:41Z
dc.date.issued	2024-11-20
dc.description.abstract	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.	eng
dc.description.abstract	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.	por
dc.identifier.tid	203847067
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/10400.13/7167
dc.language.iso	eng
dc.relation	Madeira Chemistry Research Centre
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dc.relation	UIDP/00674/2020
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subject	Hydrogel
dc.subject	Hyaluronic acid
dc.subject	Crosslinking
dc.subject	Cytotoxicity
dc.subject	Hidrogel
dc.subject	Ácido hialurónico
dc.subject	Reticulação
dc.subject	Citotoxicidade
dc.subject	Applied Biochemistry
dc.subject	.
dc.subject	Faculdade de Ciências Exatas e da Engenharia
dc.title	Development of HA-based hydrogels for biomedical applications using different crosslinkers	eng
dc.type	master thesis
dspace.entity.type	Publication
oaire.awardTitle	Madeira Chemistry Research Centre
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oaire.awardURI	info:eu-repo/grantAgreement/FCT/6817 - DCRRNI ID/UIDB%2F00674%2F2020/PT
oaire.awardURI	info:eu-repo/grantAgreement/FCT/6817 - DCRRNI ID/UIDP%2F00674%2F2020/PT
oaire.fundingStream	6817 - DCRRNI ID
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project.funder.identifier	http://doi.org/10.13039/501100001871
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project.funder.name	Fundação para a Ciência e a Tecnologia
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relation.isProjectOfPublication	e30e13d9-be9a-4f34-91ea-a1682abce74e
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thesis.degree.name	Master in Applied Biochemistry