Extrato de própolis egípcia para funcionalização de hidrogel poroso de nanofibras de celulose/poli(álcool vinílico) juntamente com caracterização e aplicações biológicas

Jun 27, 2023

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 7739 (2023) Citar este artigo

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A própolis de abelha é um dos extratos naturais mais comuns e tem ganhado significativo interesse na biomedicina devido ao seu alto teor de ácidos fenólicos e flavonóides, responsáveis ​​pela atividade antioxidante dos produtos naturais. O presente estudo relata que o extrato de própolis (PE) foi produzido a partir do etanol no ambiente circundante. O PE obtido foi adicionado em diferentes concentrações à nanofibra de celulose (CNF)/poli(álcool vinílico) (PVA), e submetido a métodos de congelamento, descongelamento e liofilização para desenvolver matrizes bioativas porosas. Observações de microscópio eletrônico de varredura (MEV) mostraram que as amostras preparadas tinham uma estrutura porosa interconectada com tamanhos de poros na faixa de 10 a 100 μm. Os resultados de cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) do PE mostraram cerca de 18 compostos polifenólicos, com as maiores quantidades de hesperetina (183,7 µg/mL), ácido clorogênico (96,9 µg/mL) e ácido caféico (90,2 µg/mL). Os resultados da atividade antibacteriana indicaram que ambos os hidrogéis funcionalizados com PE e PE exibiram potenciais efeitos antimicrobianos contra Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Streptococcus mutans e Candida albicans. Os experimentos de cultura de células de teste in vitro indicaram que as células nos hidrogéis funcionalizados com PE tinham a maior viabilidade, adesão e disseminação de células. Em conjunto, estes dados destacam o interessante efeito da biofuncionalização da própolis para melhorar as características biológicas do hidrogel CNF/PVA como matriz funcional para aplicações biomédicas.

A aplicação mais pronunciada de materiais biocompatíveis semelhantes a tecidos tridimensionais (3D) é direcionar a regeneração ou cicatrização de tecidos após danos. Isso depende da capacidade desses materiais de otimizar o microambiente fisiológico usando sinais bioquímicos, biofísicos e, às vezes, estimulação mecânica para melhorar a função celular . Na verdade, os materiais bioativos desempenham múltiplos papéis proeminentes no desencadeamento da proliferação e diferenciação celular, bem como na minimização da resposta inflamatória que pode atrasar o processo de cicatrização3,4. Os hidrogéis são biomateriais inteligentes que podem ser aplicados na cicatrização de diversos tecidos, como pele, cartilagem, ossos e vasos sanguíneos5. Eles podem fornecer uma estrutura ideal (3D) semelhante à matriz extracelular nativa (MEC) e permitir a difusão de gases, nutrientes e resíduos através das redes elásticas reticuladas6. Nas últimas décadas, uma variedade de materiais poliméricos de origem natural ou sintética têm sido utilizados para desenvolver hidrogéis funcionais. Os hidrogéis reforçados com fibras são uma classe de hidrogéis compósitos nos quais as redes de gel são geralmente reforçadas com estruturas de fibra para melhorar o desempenho mecânico e também restringir o comportamento de intumescimento .

A celulose é o polímero de origem natural mais abundante na Terra, é o principal componente das paredes celulares das plantas e de algumas células animais10. É um homopolissacarídeo linear que consiste em unidades β-d-anidroglucopiranose, ligadas por ligações β (1→4) éter (ligações glicosídicas). As cadeias de celulose formadas são ligadas por ligações de hidrogênio para formar fibrilas que consistem em regiões amorfas e cristalinas. CNF significa uma classe específica de nanoceluloses composta por domínios amorfos e altamente ordenados alternadamente associados e normalmente obtidos através da desintegração mecânica de fibrilas de celulose . Como resultado, o CNF tem surgido biomateriais de tamanho nanométrico que apresentam alta resistência, área superficial e química de superfície ajustável, permitindo interações controladas com polímeros, nanopartículas, pequenas moléculas e materiais biológicos. Por exemplo, o CNF foi incorporado em uma solução de alginato e álcool polivinílico para formar um hidrogel estável que promove a mineralização in situ de fosfatos de cálcio . Além disso, o CNF oxidado com 2,2,6,6-tetrametilpiperidina-1-oxil (TEMPO), que possui grupos carboxila, foi enxertado por hidrolisado de proteína de soja via amidação de grupos carboxílicos. O CNF enxertado auxiliou na mineralização da hidroxiapatita do fluido corporal simulado duas vezes para formar um novo material bioativo .