Impressão 3d de hidrogéis poliméricos com propriedades antifúngica

Abstract

Infecções fúngicas representam um problema para a saúde, especialmente devido à resistência medicamentosa. Neste sentido, a adequação de biomateriais biocompatíveis e biodegradáveis capazes de carrear fármacos são uma alternativa promissora. Hidrogéis são reconhecidos carreadores de fármacos capazes de interagir com o ambiente biológico promovendo adesão e crescimento celular. A aplicação de hidrogéis como tinta de impressão 3D apresenta uma alternativa de tratamento personalizável, além de apresentar aumento da superfície de contato e liberação de fármaco através dos arcabouços projetados. Com esta finalidade, foram desenvolvidos hidrogéis à base de quitosana e gelatina com incorporação de líquidos iônicos contendo fluconazol, para impressão 3D, visando uma alternativa ao tratamento de infecções fúngicas provocadas por Candida Albicans. Os hidrogéis foram impressos por manufatura aditiva de semissólidos (impressão 3D SSE) e reticulados com genipina para melhoria das propriedades mecânicas. A caracterização reológica realizada por ensaios de curva de fluxo e reologia oscilatória demonstrou que os hidrogéis possuem perfil pseudoplástico e tixotrópico. Os espectros de FTIR-ATR não demonstraram bandas relacionadas a reticulação covalente dos hidrogéis com genipina, porém através da deconvolução das bandas referentes a aminas secundárias e amidas, foi possível averiguar que quanto maior a razão entre as áreas, maior a reticulação obtida. A reticulação com genipina e acarretou em aumento da temperatura para a transição vítrea (Tg) dos hidrogéis, enquanto que a adição de líquidos iônicos promove o decréscimo da Tg. A adição de líquidos iônicos altera as interações existentes entre a matriz polimérica e o reticulante, promovendo interferências no grau de reticulação. Os hidrogéis demonstraram menor grau de inchamento quanto maior a adição de genipina, porém, maior estabilidade durante o ensaio. Já a presença do líquido iônico incrementou o grau de intumescimento e reduziu a estabilidade em meio aquoso. O ensaio mecânico de compressão demonstrou que a adição de genipina promoveu melhoria das características mecânicas do hidrogel. Quanto aos ensaios antimicrobianos, hidrogéis contendo genipina demostraram interessante resultado frente a Candida albicans, impedindo seu crescimento em sua superfície, enquanto que a adição de líquidos iônicos demonstrou a inibição do crescimento fúngico através da formação de halos. A adição de genipina promoveu melhor viabilidade celular na superfície dos hidrogéis, enquanto que, a adição de líquidos iônicos, diminui a viabilidade. Contudo, a impressão 3D de hidrogéis a base de quitosana e gelatina com incorporação de líquidos iônicos e reticulados por genipina se apresenta como uma alternativa para o tratamento de infecções fungicas ocasionadas por C. albicans.

Fungal infections represent a health problem, especially due to drug resistance. In this sense, the suitability of biocompatible and biodegradable biomaterials capable of carrying drugs is a promising alternative. Hydrogels are recognized drug carriers capable of interacting with the biological environment, promoting cell adhesion and growth. Applying hydrogels as 3D printing ink presents a customizable treatment alternative, as well as increased contact surface area and drug release through designed scaffolds. With this purpose, hydrogels based on chitosan and gelatin with the incorporation of ionic liquids containing fluconazole were developed for 3D printing, aiming at an alternative to the treatment of fungal infections caused by Candida Albicans. The hydrogels were printed by additive semisolids (3D SSE) manufacturing and crosslinked with genipin to improve mechanical properties. Rheological characterization performed by flow curve and oscillatory rheology tests demonstrated that the hydrogels have a pseudoplastic and thixotropic profile. FTIR-ATR spectra did not show bands related to the covalent crosslinking of hydrogels with genipin, however, through deconvolution of bands related to secondary amines and amides, it was possible to ascertain that the higher the ratio between the areas, the greater the crosslinking obtained. Crosslinking with genipin increased the glass transition temperature (Tg) of the hydrogels, while the addition of ionic liquids promoted a lower Tg. Adding ionic liquids alters the interactions between the polymeric matrix and the crosslinking agent, promoting changes in the degree of crosslinking. The hydrogels showed a lower degree of swelling with higher genipin addition; however, they had greater durability in PBS medium. The compression mechanical test demonstrated that the addition of genipin improved the mechanical characteristics of the hydrogel, as well as the ionic interactions between the ionic liquids and the hydrogel. Hydrogels containing genipin showed interesting results against Candida albicans, preventing its growth on the surface, while the addition of ionic liquids demonstrated inhibition of fungal growth through halo formation. The addition of genipin promoted better cell viability on the surface of the hydrogels, whereas the addition of ionic liquids decreased viability.