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

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 7739 (2023) Citar este artigo

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

A aplicação mais pronunciada de materiais biocompatíveis tridimensionais (3D) semelhantes a tecidos 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 celular1,2. De fato, os materiais bioativos desempenham múltiplos papéis proeminentes no desencadeamento da proliferação e diferenciação celular, bem como na minimização da resposta inflamatória que pode retardar o processo de cicatrização3,4. Os hidrogéis são biomateriais inteligentes que podem ser aplicados para a cicatrização de diversos tecidos, como pele, cartilagem, osso e vasos sanguíneos5. Eles podem fornecer uma estrutura ideal (3D) semelhante à matriz extracelular nativa (ECM) e permitir a difusão de gases, nutrientes e resíduos através das redes reticuladas elásticas6. Nas últimas décadas, uma variedade de materiais poliméricos de origem natural ou sintética tem sido usada para desenvolver hidrogéis funcionais. Os hidrogéis reforçados com fibras são uma classe de hidrogéis compostos em que as redes de gel são geralmente reforçadas com estruturas de fibra para melhorar o desempenho mecânico e também restringir o comportamento de inchaço7,8,9.

A celulose é o polímero de origem natural mais abundante na Terra, é o principal componente das paredes das células vegetais e de algumas células animais10. É um homopolissacarídeo linear constituído por unidades β-d-anidroglucopiranose, ligadas por ligações éter β (1→4) (ligações glicosídicas). As cadeias de celulose formadas são ligadas por pontes de hidrogênio para formar fibrilas que consistem em regiões amorfas e cristalinas. CNF significa uma classe específica de nanoceluloses compostas por domínios amorfos e altamente ordenados alternadamente associados e são tipicamente obtidos por meio da desintegração mecânica de fibrilas de celulose11,12. Como resultado, o CNF tem emergido biomateriais de tamanho nano que exibem alta resistência, área de superfície 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 cálcio13. Além disso, CNF 2,2,6,6-tetrametilpiperidina-1-oxil (TEMPO) oxidado, que possui grupos carboxila, foi enxertado por hidrolisado de proteína de soja via amidação de grupos carboxílicos. O CNF enxertado auxiliou a mineralização da hidroxiapatita do fluido corporal simulado duas vezes para formar um novo material bioativo14.