Physicochemical and biological features of sugarcane bacterial cellulose
Cirurgias plásticas reparadoras ou harmonizações faciais são complexas e demandam materiais biocompatíveis, biodegradáveis, atóxicos, não migratórios e não antigênicos, causando o mínimo possível de inflamação no local da implantação. Ao longo dos últimos anos a celulose bacteriana (CB) se consolidou como um novo biomaterial, podendo ser utilizada em aplicações médicas e odontológicas. Além disso, chamou a atenção para usos como membrana para tratamento de feridas e medicina regenerativa. Neste trabalho a celulose bacteriana utilizada foi obtida por síntese biotecnológica utilizando cepas de Gluconacetobacter, a partir do melaço de cana de açúcar, subproduto da indústria canavieira durante a produção do açúcar.
O presente estudo avaliou a biocompatibilidade e reação de sensibilidade local da celulose bacteriana da cana-de-açúcar em diferentes concentrações quando injetado na região subcutânea de coelhos. Foram realizados em paralelo os testes físico-químicos de difração de raios-X, FTIR, potencial zeta, e microscopia eletrônica para caracterizar o material. Para o estudo de biocompatibilidade foram utilizados 15 coelhos machos, adultos da raça Nova Zelândia. Esses animais foram divididos igualmente em três grupos de acordo com o tempo de sacrifício de 7, 30 e 60 dias e receberam 2ml de CB nas concentrações de 0.1%, 0.5% e 1% em seis diferentes pontos de aplicação, distribuídos de forma equidistante no subcutâneo abdominal. Após o tempo experimental o material remanescente foi analisado in situ, biometricamente e histologicamente para quantificar a resposta inflamatória no implante e nas suas margens, com base na avaliação da densidade de volume do infiltrado celular: fibroblastos, células gigantes multinucleadas, macrófagos, monócitos, células polimorfonucleares, fibrogênese e angiogênese. Os resultados dos testes físico-químico demonstraram a estabilidade química da CB, os efeitos físicos decorrentes das diferentes concentrações e/ou apresentações testadas e a não interação com o método de esterilização por radiação gama e seus resíduos.
Os resultados das sugerem que a celulose bacteriana nas concentrações de 0.5% e 1% apresentaram maior potencial como agente expansor, com preservação do volume in situ, angiogênese e colonização celular, agindo como uma matriz extracelular verdadeira e permitindo a colonização do material. Acredita-se que a celulose bacteriana obtida a partir da cana-de-açúcar pode ser considerada um agente de preenchimento promissor em cirurgias plásticas reparadoras. Trata-se de um polissacarídeo com alta afinidade biológica, atóxico, não migratório e proveniente de uma fonte natural e renovável, destacando-se frente aos produtos usados atualmente no mercado. Ensaios clínicos em diferentes fases estão sendo conduzidos para permitir que os resultados sejam reconhecidos internacionalmente e adequados para o registro do produto.
Physicochemical and biological features of sugarcane bacterial cellulose
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DOI: 10.22533/at.ed.52322230317
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Palavras-chave: Agente de preenchimento, feridas, polissacarídeo celulósico,
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Keywords: Bulking agent, wound, cellulosic polysaccharide
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Abstract:
Plastic and reconstructive surgery or facial harmonization are complex and requires biocompatible, biodegradable, non-toxic, non-migratory and non-antigenic materials, causing no inflammation at the implantation site. Over the last few years, bacterial cellulose (CB) has established itself as a new biomaterial, which can be used in medical and dental applications. In addition, it drew attention to uses as a wound care membrane and regenerative medicine. In this study, the bacterial cellulose used was obtained by biotechnological synthesis using Gluconacetobacter strains, from sugarcane molasses, a by-product of the sugarcane industry during sugar production.
The present study evaluated the biocompatibility and local sensitivity reaction of sugarcane bacterial cellulose at different concentrations when injected into the subcutaneous region of rabbits. Physicochemical tests of X-ray diffraction, FTIR, zeta potential, and electron microscopy were carried out in parallel to characterize the material. For the biocompatibility study 15 male New Zealand adult rabbits were used. These animals were divided equally into three groups according to the sacrifice time of 7, 30 and 60 days and received 2ml of CB at concentrations of 0.1%, 0.5% and 1% at six different application points, distributed equidistantly in the subcutaneous abdominal. After the experimental time, the remaining material was analyzed in situ, biometrically and histologically to quantify the inflammatory response in the implant and its margins, based on the assessment of the volume density of the cell infiltrate: fibroblasts, multinucleated giant cells, macrophages, monocytes, cells polymorphonuclear cells, fibrogenesis and angiogenesis. The results of the physicochemical tests demonstrated the chemical stability of BC, the physical effects resulting from the different concentrations and/or presentations tested and the non-interaction with the gamma radiation sterilization method and its residues.
The results suggest that bacterial cellulose at concentrations of 0.5% and 1% had greater potential as a bulking agent, with in situ volume preservation, angiogenesis and cell colonization, acting as a true extracellular matrix and allowing the colonization of the material. It is believed that bacterial cellulose obtained from sugarcane can be considered a promising filling agent in reconstructive plastic surgery. It is a polysaccharide with high biological affinity, non-toxic, non-migratory and coming from a natural and renewable source, standing out against the products currently used in the market. Clinical trials at different stages are being conducted to allow the results to be internationally recognized and suitable for product registration.
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Número de páginas: 12
- Emerson Leonardo de Moura Santos
- Veridiana Sales Barbosa de Souza
- Rodrigo Pontes Lima
- Anderson Arnaldo Silva
- Ana Olívia de Andrade e Souza
- Carlos Eduardo de Souza Rodrigues
- Adriana Parente Vianna Simões Ferreira
- Kristian Pires Gurgel
- Márcio Handerson Benevides de Freitas
- Mariana Cavalcanti Pirajá Viana Ferreira
- Olávio Campos Júnior
- AMANDA VASCONCELOS DE ALBUQUERQUE
