Desenvolvimento e caracterização de filmes bioadesivos de PVA e fucoidan para aplicação na medicina regenerativa

Abstract

O desenvolvimento de materiais bioadesivos capazes de promover a cicatrização de feridas e, ao mesmo tempo, oferecer proteção antimicrobiana é uma prioridade crescente na área biomédica. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver e caracterizar filmes bioadesivos poliméricos à base de poli(álcool vinílico) (PVA) e fucoidan (FUC), um polissacarídeo sulfatado extraído de algas marrons, reconhecido por suas propriedades bioativas, incluindo efeitos anti-inflamatórios, cicatrizantes e antimicrobianos. Para isso, foi realizada uma tentativa de modificar o PVA quimicamente com metacrilato de glicidila (GMA) nas concentrações de 1% e 3% com o intuito de promover sua reticulação e aumentar sua resistência mecânica, resultando em filmes com propriedades ajustáveis. A caracterização estrutural por FTIR e por RMN mostrou que não foi possível identificar a inserção dos grupos metacrilatos nas cadeias de PVA. Os filmes foram avaliados quanto às propriedades físico-químicas e mecânicas em condições secas e úmidas. Os testes de adesividade, realizados em pele suína, mostraram que os filmes de PVA apresentaram uma melhor adesão em ambiente úmido do que os filmes mais rígidos de PVA-GMA, ressaltando a importância da flexibilidade da matriz para o contato íntimo com o tecido. Os ensaios mecânicos demonstraram que os filmes de PVA-FUC e PVA puro mantiveram desempenho relativamente superior em comparação aos demais sistemas, indicando boa estabilidade mecânica em condições fisiológicas simuladas. A avaliação da atividade antimicrobiana, por meio do método de difusão em disco, revelou que, apesar dos esforços, não foi possível ver os halos de inibição em torno dos filmes de PVA-FUC contra as bactérias Escherichia coli e Staphylococcus aureus e o fungo Candida albicans. Os ensaios de citotoxicidade (MTS) do extrato do fucoidan indicaram que ele preservou a viabilidade das células de fibroblasto murino (L929), reforçando seu potencial em aplicações biomédicas direcionadas. No entanto, uma alta concentração de fucoidan no filme (PVA+FUC 90) resultou em citotoxicidade dose dependente, o que requer um balanceamento da concentração para evitar efeitos citotóxicos. Os resultados demonstram que os bioadesivos de PVA-FUC representam uma alternativa promissora para o cuidado de feridas pós-cirúrgicas, reunindo adesividade, biocompatibilidade, desempenho estrutural e efeitos terapêuticos multifuncionais em um único dispositivo.

Abstract: The development of bioadhesive materials capable of promoting wound healing while simultaneously offering antimicrobial protection is a growing priority in the biomedical field. In this context, the present work aimed to develop and characterize polymeric bioadhesive films based on poly(vinyl alcohol) (PVA) and fucoidan (FUC), a sulfated polysaccharide extracted from brown algae, recognized for its bioactive properties, including anti-inflammatory, healing, and antimicrobial effects. To this end, an attempt was made to chemically modify PVA with glycidyl methacrylate (GMA) at concentrations of 1% and 3% in order to promote its cross linking and increase its mechanical strength, resulting in films with adjustable properties. Structural characterization by FTIR and NMR showed that it was not possible to identify the insertion of methacrylate groups in the PVA chains. The films were evaluated for their physicochemical and mechanical properties under dry and wet conditions. Adhesion tests, performed on pig skin, showed that PVA films exhibited better adhesion in a moist environment than the more rigid PVA-GMA films, highlighting the importance of matrix flexibility for intimate tissue contact. Mechanical tests demonstrated that PVA-FUC and pure PVA films maintained relatively superior performance compared to the other systems, indicating good mechanical stability under simulated physiological conditions. Evaluation of antimicrobial activity, using the disk diffusion method, revealed that, despite efforts, it was not possible to observe inhibition halos around the PVA-FUC films against the bacteria Escherichia coli and Staphylococcus aureus and the fungus Candida albicans. Cytotoxicity assays (MTS) of the fucoidan extract indicated that it preserved the viability of murine fibroblast cells (L929), reinforcing its potential in targeted biomedical applications. However, a high concentration of fucoidan in the film (PVA+FUC 90) resulted in dose-dependent cytotoxicity, requiring concentration balancing to avoid cytotoxic effects. The results demonstrate that PVA-FUC bioadhesives represent a promising alternative for post-surgical wound care, combining adhesiveness, biocompatibility, structural performance, and multifunctional therapeutic effects in a single device.