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Tipo do documento: Dissertação
Título: Estudo de filamentos de policaprolactona incorporados com atorvastatina para aplicação como suprimento para manufatura aditiva
Título(s) alternativo(s): Study of polycaprolactone filaments incorporated with atorvastatin for application as a supply for additive manufacturing
Autor(es): Jesus Junior, Neilton Paixão de
Orientador(a): Mendonça, Roberta Helena
Primeiro coorientador: Silva, Cristiane Evelise Ribeiro da
Primeiro membro da banca: Mendonça, Roberta Helena
Segundo membro da banca: Silva, Cristiane Evelise Ribeiro da
Terceiro membro da banca: Carreira, Lilian Gasparelli
Quarto membro da banca: Bigansolli, Antonio Renato
Quinto membro da banca: Machado Júnior, Hélio Fernandes
Palavras-chave: Policaprolactona;Atorvastatina;Liberação de fármaco;Polycaprolactone;Atorvastatin;Drug release
Área(s) do CNPq: Engenharia Química
Engenharia Química
Idioma: por
Data do documento: 29-Jul-2022
Editor: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UFRRJ
Departamento: Instituto de Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citação: JESUS JUNIOR, Neilton Paixão de. Estudo de filamentos de policaprolactona incorporados com atorvastatina para aplicação como suprimento para manufatura aditiva, 2022. 106f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, 2022.
Resumo: O desenvolvimento de biomateriais utilizando os conceitos da indústria 4.0 tem atraído muito atenção devido à vasta possibilidade de aplicações. Técnicas de engenharia de tecidos envolvem muitas vezes a construção de suportes tridimensionais que auxiliam no tratamento desses. Nesse cenário, a impressão 3D exerce um importante papel para prover soluções. Doenças degenerativas, como osteoporose e osteoartrite, além de outros fatores, como o envelhecimento que promove a perda óssea, que afeta o tecido cartilaginoso. Esses tecidos costumam apresentar capacidade de regeneração baixa ou inexistente ainda mais quando são atingidos por essas doenças. Os tratamentos disponíveis para viabilizar uma possível regeneração dependem da utilização de altos teores de medicamentos administrados via oral ou intravenosa. A combinação de matrizes poliméricas com fármacos para tratamento de tecidos danificados pode ser uma boa alternativa. Os defeitos ósseos estão presentes em várias formas e tamanhos. Neste contexto, a impressão 3D permite a produção de dispositivos personalizados. A escolha do material adequado para aplicações de impressão 3D é essencial. A técnica “Fused Deposition Modeling” (FDM) é uma das mais utilizadas em manufatura aditiva. Nessa técnica, filamentos são utilizados para a produção dos mais variados tipos de dispositivos. Este trabalho teve por objetivo produzir suprimento, em forma de filamentos para a utilização em impressão 4D, especificamente, pela técnica de FDM. Para tal, os materiais selecionados foram atorvastatina (ATV) e policaprolactona (PCL). A ATV é um medicamento utilizado para redução do colesterol que tem como efeitos pleiotrópicos: anabolismo ósseo, condicionado ao uso prolongado ou alta dosagem. A policaprolactona (PCL), um polímero sintético de elevada biocompatibilidade, tem sido utilizada em diferentes técnicas de produção de biomateriais, como técnicas de manufatura aditiva. Este polímero é amplamente utilizado em matrizes de liberação de fármacos. Os filamentos foram produzidos por extrusão à quente (HME) e caracterizados por espectrometria no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura por microscopia (SEM), análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria de varredura diferencial (DSC). A liberação de ATV por filamentos foi avaliada por espectrofotometria UV-vis em solução tampão fosfato (pH = 7,4) a 37aC. As propriedades da PCL e a ATV foram mantidas após o processo de extrusão. Foi observado que a técnica de HME favoreceu a solubilização da ATV na matriz de PCL. Os estudos de liberação dos filamentos foram realizados por um período de 20 dias e dos “scaffolds” por um período de 8 horas. A quantidade de ATV liberada para os filamentos foi de 0,50% enquanto para os “scaffolds” foi de 0,10%. Esse resultado indica que os filamentos liberam ATV por um período prolongado. Para validação da aplicação do filamento em FDM, “scaffolds” de PCL/ATV foram produzidos. Os “scaffolds”, assim como os filamentos, foram submetidos ao ensaio de liberação utilizado UV-vis. Os filamentos produzidos têm potencial para serem aplicados como suprimento para manufatura aditiva e produtos obtidos a partir destes são aplicáveis à liberação prolongada do fármaco, podendo futuramente serem utilizados como biomateriais com foco para a aplicação em regeneração tecidual.
Abstract: The development of biomaterials using the concepts of Industry 4.0 has been getting a lot of attention due to the wide possibility of applications. Tissue engineering techniques often involve the construction of three-dimensional porous “scaffolds”. In this scenario, 3D printing has an important role in providing solutions. Cartilaginous tissue and bone loss are associated with trauma, aging, and degenerative diseases. These tissues usually have low or no regeneration capacity. Palliative treatments are expensive, as these diseases are often incurable and/or remain for a long time. The available treatments for possible regeneration depend on high levels of drugs administered orally or intravenously. The combination of polymeric matrices with drugs for the treatment of damaged tissues can be a good alternative. Bone defects come in various shapes and sizes. In this context, 3D printing allows the production of customized devices. Choosing the right material is essential. This work aims to produce suppliers for 3D printing, specifically for Fused Deposition Modeling (FDM) techniques. Thus, the selected materials were atorvastatin (ATV) and polycaprolactone (PCL). ATV is a cholesterol-lowering medication that has the following pleiotropic effects: bone anabolism conditioned to prolonged use or high dosage. The filaments were produced by hot melting extrusion (HME) and characterized by Fourier transform infrared spectrometry (FTIR), scanning electronics microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), and differential scanning calorimetry (DSC). The ATV delivery by filaments was evaluated in phosphate buffer solution (pH = 7.4) at 37 °C. PCL and ATV properties were kept after the extrusion process. PCL/ATV filaments deliver ATV a long way. Moreover, PCL/ATV scaffolds were successfully produced by FDM. PCL/ATV filament release studies were performed for a period of 20 days and scaffolds for a period of 8 hours. The amount of ATV released for the filaments was 0.50 % while for the scaffolds it was 0.10 %. These results indicate that the filaments release ATV for a prolonged period. The scaffolds, as well as the filaments, were submitted to the release test using UV-Vis. The filaments produced have the potential to be applied as a supply for additive manufacturing and products obtained from them are applicable to the prolonged release of the drug and may in the future be used as biomaterials with a focus on application in tissue regeneration.
URI: https://rima.ufrrj.br/jspui/handle/20.500.14407/15960
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Química

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