Desenvolvimento de um substituto cutâneo para o tratamento de feridas complexas e de grande extensão

Abstract

Resumo: Substitutos cutâneos são materiais que mimetizam a pele, e assim, aceleram o processo de cicatrização. Os objetivos deste trabalho foram desenvolver um substituto cutâneo a partir de um scaffold de nanofibras de quitosana, poli(álcool vinílico) e glicerina e também produzir nanopartículas e nanocápsulas contendo ativos cicatrizantes para serem incorporadas no produto final. Os polímeros utilizados foram caracterizados (Ressonância Magnética Nuclear, Espectroscopia no Infravermelho e Cromatografia por Exclusão de Tamanho) e a concentração inibitória mínima da quitosana foi determinada utilizando a técnica de microdiluição. Foram preparados 96 scaffolds por eletrofiação utilizando planejamento fatorial 2³, para avaliar a influência das variáveis independentes na morfologia das nanofibras (variável dependente). As variáveis independentes foram quitosana bruta e purificada, poli(álcool vinílico) de duas marcas diferentes, dois calibres de agulha diferentes, baixa e alta concentração dos polímeros e da glicerina, solução final com e sem ultrafiltração. As nanofibras obtidas apresentaram diferentes estruturas e espessuras. A amostra NF67 (obtida com: 2% m/m de CS2, 7% m/m de PVA1, 0,25 g de glicerina, temperatura 22,5 ºC, umidade 39%, vazão 28,5 µL.min-1 e tensão 14,0 kV) foi a que apresentou maior espessura média (268,3 nm), distribuição uniforme e alto rendimento. Nanopartículas de quitosana foram produzidas pelo método de gelificação ionotrópica, utilizando diferentes poliânions a fim de obter estruturas carregadas negativamente para aumentar a eficiência da encapsulação de proteínas carregadas positivamente, como o fator de crescimento fibroblástico básico. Partículas com diâmetro hidrodinâmico e potencial zeta de 123 nm e - 21 mV e 162 nm e - 29 mV foram obtidas como o uso do hexametafosfato e do polifosfato, respectivamente. Nanocápsulas de óleo essencial de lavanda foram obtidas pelo método de nanoprecipitação, apresentando diâmetro hidrodinâmico médio de aproximadamente 250 nm, potencial zeta de - 32 mV, com eficiência de encapsulação de 43,51% e ausência de citotoxicidade. Portanto, foi produzido um substituto cutâneo polimérico antimicrobiano, que pode ter seu efeito cicatrizante potencializado com a adição das nanopartículas contendo fator de crescimento fibroblástico básico e das nanocápsulas contendo óleo essencial de lavanda.

Abstract: Skin substitutes are materials that mimic the skin, and thus accelerate the healing process. The objectives of this work were to develop a skin substitute from a nanofibrous scaffold of chitosan, poly(vinyl alcohol) and glycerin and to produce nanoparticles and nanocapsules containing healing actives to be incorporated into the final product. The polymers used were characterized (Nuclear Magnetic Resonance, Infrared Spectroscopy and Size Exclusion Chromatography) and the minimal inhibitory concentration activity of chitosan was determined using the microdilution technique. Were prepared 96 scaffolds by electrospinning using a 2³ factorial design to assess the influence of independent variables on the morphology of nanofibers (dependent variable). The independent variables were crude and purified chitosan, poly(vinyl alcohol) of two different brands, two different needle sizes, low and high concentration of polymers and glycerin, final dispersion with and without ultrafiltration. The nanofibers obtained had different structures and thicknesses. The NF67 sample (obtained with: 2% m/m CS2, 7% m/m PVA1, 0.25 g glycerin, temperature 22.5 ºC, humidity 39%, flow rate 28.5 µL.min-1 and voltage 14.0 kV) had the largest average thickness (268.3 nm), uniform distribution and high yield. Chitosan nanoparticles were produced by the ionotropic gelling method, using different polyanions in order to obtain negatively charged structures to increase the encapsulation efficiency of positively charged proteins, such as basic fibroblast growth factor. Particles with hydrodynamic diameter and zeta potential of 123 nm and - 21 mV and 162 nm and - 29 mV were obtained using hexametaphosphate and polyphosphate, respectively. Lavender essential oil nanocapsules were obtained by the nanoprecipitation method, with a mean hydrodynamic diameter of approximately 250 nm, zeta potential of - 32, with an encapsulation efficiency of 43.51% and absence of cytotoxicity. Therefore, an antimicrobial polymeric skin substitute was produced, which can have its healing effect enhanced with the addition of basic fibroblast growth factor nanoparticles and lavender essential oil nanocapsules.