Efeitos dos parâmetros de obtenção de fibras de Cellprene® epoxidado por electrospinning

Abstract

Cellprene® epoxidado é uma blenda polimérica produzida a partir de um polímero sintético, o poli(ácido láctico-co-glicólico) (PLGA) e um polímero natural (poli(isopreno)) que apresentou potencial para aplicações como biomaterial devido às suas características de biocompatibilidade, hidrofilicidade, propriedades mecânicas quando obtida em forma de membrana pelo método de solvent casting. Em se tratando de um novo material, a produção de fibras, caracterização e avaliação de sua resposta como biomaterial para aplicações na engenharia de tecidos faz-se necessária. O processamento de materiais via electrospinning é um método relativamente simples e versátil que possibilita a produção de fibras com dimensões micro e nanométricas através do controle de parâmetros como tensão aplicada, distância entre agulha e coletor, fluxo de solução polimérica, concentração de solução polimérica, etc. A análise de ressonância magnética nuclear protônica demonstrou que a reação de epoxidação do poli(isopreno) natural atingiu um grau de epoxidação de 53,9 ± 5,7 mol%. As membranas fibrosas de Cellprene® epoxidado foram produzidas com os seguintes parâmetros: distância entre agulha e coletor de 20 cm, tensão aplicada de 15 kV, taxa de fluxo de material de 5 mL/h e concentração de solução de 5 %m/v. As fibras foram avaliadas e apresentaram diâmetro médio de 4,3 ± 2,7 μm. Análises termogravimétricas e calorimetria exploratória diferencial indicaram que a blenda continua imiscível, a análise de FTIR mostrou que não houve mudança química dos grupos funcionais após o processamento do material. O ensaio mecânico de tração mostrou um aumento de cerca de 10 vezes no módulo de elasticidade e redução de aproximadamente 3 vezes na deformação das membranas fibrosas de Cellprene® epoxidado quando comparadas às membranas obtidas via solvent casting. As membranas fibrosas não demonstraram efeito citotóxico na análise de cultura celular e apresentaram comportamento hidrofóbico. Com isso, as membranas fibrosas apresentaram características que demonstram potencial para aplicações como biomaterial na produção de scaffolds.

Epoxidized Cellprene® is a polymer blend made from a synthetic polymer, poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA) and a natural polymer (poly (isoprene)) that has potential for applications as a biomaterial due to its biocompatibility, hydrophilicity, mechanical properties when obtained in membrane form by solvent casting method. In the case of a new material, fiber production, characterization and evaluation of its response as a biomaterial for tissue engineering applications is necessary. Electrospinning material processing is a relatively simple and versatile method that enables the production of micro- and nanometer-sized fibers by controlling parameters such as applied tension, needle-collector distance, polymer solution flow, polymer solution concentration. Proton nuclear magnetic resonance analysis showed that the epoxidation reaction of natural poly (isoprene) reached an epoxidation degree of 53.9 ± 5.7 mol%. Epoxidized Cellprene® fibrous membranes were produced with the following parameters: 20 cm of needle-collector distance, 15 kV of applied tension, 5 mL / h of material flow rate and 5% m/v of solution concentration. The fibers were evaluated and presented an average diameter of 4.3 ± 2.7 μm. Thermogravimetric analysis and differential exploratory calorimetry indicated that the blend remains immiscible, FTIR analysis showed that there was no chemical change of the functional groups after material processing. Mechanical tensile testing showed a 10 times increase in modulus of elasticity and a 3 times reduction in deformation of epoxidized Cellprene® fibrous membranes compared to solvent casting membranes. Fibrous membranes showed no cytotoxic effect on cell culture analysis and showed hydrophobic behavior. Thus, the fibrous membranes presented characteristics that demonstrate potential for applications as biomaterial in the production of scaffolds.