https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/234590 2026-09-05T17:12:17Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/275195 Hidrogéis de alginato e iota-carragenana com micropartículas de quitosana: desenvolvimento de sistemas responsivos ao pH para liberação controlada de curcumina no sistema gastrointestinal Schluter, Luiza Gabriela A curcumina (CUR) é um composto bioativo extraído da cúrcuma (Curcuma longa), conhecido por suas propriedades anti-inflamatórias e anticancerígenas, com potencial aplicação no tratamento de doenças do trato intestinal. Entretanto, seu uso terapêutico é limitado devido à baixa solubilidade em água e consequente baixa biodisponibilidade. Neste contexto, a hipótese central deste trabalho foi que a incorporação de partículas de quitosana (QTS) contendo curcumina em hidrogéis pH-responsivos de alginato (AS) e iota-carragenana (?-CAR) permitiria proteger a CUR de condições adversas e promover sua liberação controlada no ambiente intestinal. O uso destes polissacarídeos, apesar de bastante estudados para liberação controlada por conta da sua baixa toxicidade e biocompatibilidade, ainda é pouco explorado na literatura, principalmente o uso do sistema de partículas e hidrogéis concomitantemente. Para testá-la, partículas de quitosana/curcumina foram obtidas por reticulação física com tripolifosfato de sódio (TPP) e incorporadas em hidrogéis esféricos de 1,5% de AS e 0,5% de ?-CAR (beads). As análises de FTIR-ATR mostraram deslocamentos característicos da reticulação dos polissacarídeos nos beads e uma maior presença das partículas com e sem curcumina na parte mais externa dos mesmos. As imagens de SEM revelaram uma estrutura mais densa na borda, fato explicado pela presença das partículas neste local e por espectroscopia EDS, que evidenciou maior teor de fósforo na superfície. O grau de intumescimento em fluido intestinal simulado (SIF) variou de 1.386% a 4.181% a 25?°C e de 2.207% a 4.755% a 37?°C, enquanto em fluido gástrico simulado (SGF) os valores permaneceram substancialmente mais baixos. A liberação de curcumina em SGF ficou abaixo de 20%, ao passo que em SIF atingiu 100% em 30 h, confirmando o caráter pH-responsivo da matriz. Entre os modelos cinéticos avaliados, os de Hixson-Crowell, Primeira Ordem e Peppas-Sahlin apresentaram os melhores ajustes, caracterizando um mecanismo de transporte não-Fickiano associado ao intumescimento e ao relaxamento da rede polimérica. Estes resultados demonstram que o sistema desenvolvido proporciona proteção eficaz contra ambientes ácidos e possibilita liberação controlada, composto por polissacarídeos biocompatíveis, com uma metodologia simples, representando um avanço relevante na concepção de hidrogéis para a administração oral de compostos bioativos pouco solúveis.; Abstract: Curcumin (CUR) is a bioactive compound extracted from turmeric (Curcuma longa), known for its anti-inflammatory and anticancer properties, with potential application in the treatment of intestinal tract diseases. However, its therapeutic use is limited due to its low water solubility and consequent low bioavailability. In this context, the central hypothesis of this study was that the incorporation of chitosan (QTS) particles containing curcumin into pH-responsive alginate (AS) and iota-carrageenan (?-CAR) hydrogels would protect CUR from adverse conditions and promote its controlled release in the intestinal environment. The use of these polysaccharides, although widely studied for controlled release due to their low toxicity and biocompatibility, is still poorly explored in the literature, especially the use of particles and hydrogels concomitantly. The chitosan/curcumin particles were obtained by physical cross-linking with sodium tripolyphosphate (TPP) and incorporated into spherical hydrogels of 1.5% AS and 0.5% ?-CAR (beads). FTIR-ATR analyses showed characteristic shifts in the cross-linking of polysaccharides in the beads and a greater presence of particles with and without curcumin in the outermost part of the beads. SEM images revealed a denser structure at the edge, explained by the presence of particles in this location and by EDS spectroscopy, which showed a higher phosphorus content on the surface. The degree of swelling in simulated intestinal fluid (SIF) ranged from 1,386% to 4,181% at 25°C and from 2,207% to 4,755% at 37°C, while in simulated gastric fluid (SGF) the values remained substantially lower. The release of curcumin in SGF was below 20%, while in SIF it reached 100% in 30 h, confirming the pH-responsive nature of the matrix. Among the kinetic models evaluated, the Hixson-Crowell, First Order, and Peppas-Sahlin models presented the best fits, characterizing a non-Fickian transport mechanism associated with the swelling and relaxation of the polymer network. These results demonstrate that the developed system provides effective protection against acidic environments and enables controlled release, composed of biocompatible polysaccharides, with a simple methodology, representing a significant advance in the design of hydrogels for the oral administration of poorly soluble bioactive compounds. Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Blumenau, Programa de Pós-Graduação em Nanociência, Processos e Materiais Avançados, Blumenau, 2026. 2026-01-01T00:00:00Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/275193 Triagem virtual de chalconas derivadas do eugenol como potenciais agentes antimicrobianos Lenhardt, Maurício Machado A resistência antimicrobiana (RAM) se configura como um desafio crescente para a saúde pública global, demandando estratégias inovadoras para a identificação de novos candidatos a agentes antimicrobianos. Nesse contexto, abordagens computacionais têm se destacado como ferramentas eficientes para a triagem e priorização racional de compostos bioativos em etapas iniciais do desenvolvimento de fármacos. Neste sentido, o presente trabalho teve como objetivo realizar o planejamento virtual e a avaliação in silico do potencial antimicrobiano de uma série de chalconas derivadas do eugenol, tendo como alvo a subunidade GyrB da enzima DNA girase bacteriana. Para esse fim, foi conduzida uma triagem virtual de 154 chalconas por meio de docagem molecular, utilizando diferentes funções de pontuação, com posterior validação do protocolo por estudos de redocking. A partir do ranqueamento dos ligantes, foram selecionados os seis compostos com melhor desempenho predito, os quais foram submetidos à análise in silico do perfil farmacocinético e toxicológico (ADMET). Paralelamente, cálculos baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) foram empregados para caracterizar propriedades eletrônicas globais, como energias dos orbitais de fronteira HOMO (Orbital Molecular Ocupado de Maior Energia), LUMO (Orbital Molecular Desocupado de Menor Energia) e do gap energético, visando fornecer suporte eletrônico à interpretação dos resultados de docagem. Os resultados obtidos indicaram que as seis chalconas selecionadas (38b, 38a, 19a, 28b, 64b e 71a) apresentaram boa complementaridade geométrica e energética predita com o sítio ATPase da GyrB, aliada a perfis ADMET favoráveis em nível preditivo. Nesse contexto, a análise por DFT revelou que descritores eletrônicos atuam como fatores moduladores do reconhecimento molecular, destacando-se o composto 38b, que apresentou valores de HOMO, LUMO e gap energético compatíveis com maior polarizabilidade eletrônica e adequada distribuição espacial dos orbitais de fronteira nas regiões envolvidas nas interações com o sítio ativo. Dessa forma, os resultados in silico obtidos sustentam o potencial dessas chalconas como candidatos promissores a inibidores da DNA girase bacteriana, abrindo perspectivas para estudos futuros voltados à validação experimental e ao aprofundamento da relação estrutura?atividade desses compostos.; Abstract: Antimicrobial resistance (AMR) has emerged as an increasing challenge to global public health, requiring innovative strategies for the identification of new candidate antimicrobial agents. In this context, computational approaches have stood out as efficient tools for the screening and rational prioritization of bioactive compounds during the early stages of drug development. Accordingly, the present study aimed to carry out the virtual design and in silico evaluation of the antimicrobial potential of a series of eugenol-derived chalcones targeting the GyrB subunit of the bacterial DNA gyrase enzyme. For this purpose, a virtual screening of 154 chalcones was performed through molecular docking using different scoring functions, followed by validation of the protocol through redocking studies. Based on ligand ranking, the six compounds with the best predicted performance were selected and subsequently subjected to in silico pharmacokinetic and toxicological profile analysis (ADMET). In parallel, calculations based on Density Functional Theory (DFT) were employed to characterize global electronic properties, such as the energies of the frontier orbitals HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital), LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital), and the energy gap, in order to provide electronic support for the interpretation of docking results. The obtained results indicated that the six selected chalcones (38b, 38a, 19a, 28b, 64b, and 71a) exhibited good predicted geometric and energetic complementarity with the ATPase site of GyrB, combined with favorable predictive ADMET profiles. In this context, DFT analysis revealed that electronic descriptors act as modulating factors in molecular recognition, with compound 38b standing out by presenting HOMO, LUMO, and energy gap values consistent with greater electronic polarizability, as well as an adequate spatial distribution of frontier orbitals in the regions involved in interactions with the active site. Thus, the in silico results obtained support the potential of these chalcones as promising candidates for bacterial DNA gyrase inhibitors, opening perspectives for future studies focused on experimental validation and on further investigation of the structure?activity relationship of these compounds. Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Blumenau, Programa de Pós-Graduação em Nanociência, Processos e Materiais Avançados, Blumenau, 2026. 2026-01-01T00:00:00Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/272659 Bio-oxidação de etilhidroxietilcelulose (EHEC) e reticulação one pot com quitosana: uma abordagem promissora para a produção de biomateriais seguros Silva, Beatriz Fernanda da A crescente demanda por materiais ambientalmente responsáveis tem impulsionado o desenvolvimento de biomateriais biodegradáveis, seguros e biocompatíveis. Nesse contexto, a etilhidroxietilcelulose (EHEC) surge como uma alternativa promissora, devido às suas propriedades físico-químicas favoráveis e à capacidade de formar filmes. Contudo, sua elevada hidrofilicidade limita aplicações que exigem resistência à umidade. Para contornar essa limitação, foi proposta a bio-oxidação enzimática da EHEC utilizando lacase Novoprime Base 286, a temperatura ambiente, com tempos reacionais de 1 a 4 h. Para otimizar essa etapa, foram avaliadas três metodologias de reticulação: (A) aquecimento, (B) emprego de EDC/DMAP e (C) radiação UV. As amostras foram comparadas quanto à solubilidade em água, à estabilidade estrutural e às propriedades térmicas. As análises de FTIR confirmaram a interação entre os grupos ?COOH da EHECox e ?NH2 da quitosana. As análises térmicas (TGA/DTGA e DSC) evidenciaram modificações nos perfis de degradação, com a principal etapa ocorrendo entre 250?380 °C, além de variações nas entalpias de fusão (?Hf ? 262 J/g para os filmes irradiados com luz ultravioleta (UV)), indicando maior organização intermolecular após reticulação. A metodologia por radiação UV (24 h) apresentou o melhor desempenho, resultando em filmes insolúveis em água e estruturalmente estáveis por até três meses em meio aquoso. Em pH acima de 10, os filmes permaneceram íntegros por mais de cinco meses, demonstrando elevada resistência à hidrólise. A formulação contendo 50% m/m de quitosana apresentou desempenho mecânico superior, com módulo de elasticidade de 775,6 ± 272,8 MPa, resistência à tração de 21,6 ± 4,4 MPa e alongamento de 7,2 ± 1,49%, o que representa um aumento aproximado de 47% no módulo elástico em relação à EHEC purificada (537,8 ± 214,6 MPa). O ângulo de contato de 75,2° no filme otimizado confirmou o aumento da hidrofobicidade após a reticulação. Os resultados demonstram que a bio-oxidação por 4 h, seguida de reticulação UV por 24 h, gerou filmes com maior resistência mecânica, estabilidade térmica e resistência à solvatação, confirmando sua adequação para aplicações em meio aquoso.; Abstract: The growing demand for environmentally responsible materials has driven the development of biodegradable, safe, and biocompatible biomaterials. In this context, ethyl hydroxyethyl cellulose (EHEC) emerges as a promising alternative due to its favorable physicochemical properties and film-forming ability. However, its high hydrophilicity limits its applications in moisture-resistant environments. To overcome this limitation, enzymatic bio-oxidation of EHEC using laccase Novoprime Base 286 was proposed, conducted at room temperature with reaction times ranging from 1 to 4 h. To optimize this stage, three crosslinking methodologies were evaluated: (A) heating, (B) EDC/DMAP coupling, and (C) ultraviolet (UV) radiation. The samples were compared with respect to water solubility, structural stability, and thermal properties. FTIR analyses confirmed the interaction between ?COOH groups of oxidized EHEC (EHECox) and ?NH2 groups of chitosan. Thermal analyses (TGA/DTGA and DSC) revealed modifications in degradation profiles, with the main degradation stage occurring between 250?380 °C, as well as variations in melting enthalpy (?Hf ? 262 J/g for UV-irradiated films), indicating increased intermolecular organization after crosslinking. The UV radiation methodology (24 h) showed the best performance, yielding water-insoluble films that remained structurally stable for up to 3 months in aqueous media. At pH values above 10, the films remained intact for more than five months, demonstrating high hydrolytic resistance. The formulation containing 50 wt% chitosan exhibited superior mechanical performance, with an elastic modulus of 775.6 ± 272.8 MPa, tensile strength of 21.6 ± 4.4 MPa, and elongation at break of 7.2 ± 1.49%, representing an approximately 47% increase in elastic modulus compared to purified EHEC (537.8 ± 214.6 MPa). The contact angle of 75.2° for the optimized film confirmed increased hydrophobicity after crosslinking. Overall, bio-oxidation for 4 h, followed by 24 h of UV crosslinking, produced films with enhanced mechanical strength, thermal stability, and resistance to solvation, confirming their suitability for aqueous applications. Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Blumenau, Programa de Pós-Graduação em Nanociência, Processos e Materiais Avançados, Blumenau, 2026. 2026-01-01T00:00:00Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/270437 Fabricação de scaffolds de alginato/amido/bentonita para regeneração óssea por impressão 3D Machado, Aline Machado Bessow O campo da engenharia tecidual é considerado atualmente a maneira mais promissora de reparar defeitos ósseos críticos. Geralmente, utiliza-se scaffolds, estruturas que oferecem sustentação para proliferação celular. A bioimpressão por extrusão é um método rápido, de relativo baixo custo e escalonável para a fabricação de scaffolds destinados à regeneração óssea. Entre os materiais mais utilizados encontra-se o alginato, um polímero natural, biocompatível e de baixo custo que, ao entrar em contato com íons bivalentes e trivalentes, passa por um processo de reticulação. Entretanto, scaffolds fabricados por soluções compostas somente de alginato apresentam pouca adesão celular e propriedades mecânicas inadequadas. O amido é um polímero natural, acessível, altamente biocompatível e hidrofílico, a sua combinação com alginato tem o potencial para promover melhorias nas propriedades mecânicas e adesão celular dos scaffolds. A montmorilonita é um argilomineral de origem natural componente principal da argila bentonita, com uma grande área específica, podendo alterar as propriedades mecânicas e reológicas dos scaffolds onde estão inseridas. Neste estudo, foram desenvolvidas biotintas contendo alginato/amido e adicionando diferentes teores de bentonita para a produção de scaffolds por meio da bioimpressão por extrusão. Os scaffolds resultantes foram avaliados de acordo com suas propriedades mecânicas, taxa de degradação e biocompatibilidade. A solução com 4% m/v de argila resultou em filamentos com menor espalhamento e maior viscosidade aparente, consequentemente imprimindo scaffolds com maior fidelidade ao modelo computacional gerado. A presença do amido tornou o processo de degradação dos scaffolds uniforme e aumentou a hidrofilicidade do material. A presença da argila, por sua vez, possuiu um efeito positivo nas propriedades mecânicas do scaffold a 37 °C. Por meio da mistura dos três materiais foi possível a obtenção de scaffolds de até 20 camadas com propriedades distintas.; Abstract: The field of tissue engineering is currently considered one of the more promising ways to repair critical bone defects. In this context, scaffolds, a structure that offers support for cell proliferation, are widely used. Extrusion bioprinting is a fast, relatively low-cost and scalable method for manufacturing scaffolds for bone regeneration. Alginate is one of the most used materials. It is a natural, biocompatible, and low-cost polymer that cross-links when in contact with bivalent and trivalent ions. However, scaffolds manufactured using inks composed only by alginate present poor cell adhesion and poor mechanical properties. Starch is a natural, easily available, highly biocompatible and hydrophilic polymer. Its combination with alginate is a promising strategy to significantly improve the mechanical proprieties of the scaffold and cell adhesion. Montmorillonite is a naturally occurring clay mineral and the principal component of bentonite clay, with a large specific surface area that can improve the mechanical and rheological properties of the scaffold. In this study, bioinks containing alginate/starch with different percentages of bentonite were developed for the production of scaffolds through extrusion bioprinting. The resulting scaffolds were evaluated according to their mechanical properties, degradation rate, and biocompatibility. The 4% w/v clay solution produced filaments with less spreading and greater visual viscosity, consequently printing scaffolds with superior shape-fidelity to the generated computational model. The presence of starch made the scaffold biodegradation process regular and increased the material's hydrophilicity. Moreover, the clay had a positive effect on the scaffold's mechanical properties at 37 °C. By combining the three materials, it was possible to obtain 20 layers scaffolds with distinct properties. Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Blumenau, Programa de Pós-Graduação em Nanociência, Processos e Materiais Avançados, Blumenau, 2025. 2025-01-01T00:00:00Z