Polímeros: Ciência e Tecnologia
https://revistapolimeros.org.br/article/doi/10.1590/S0104-14282009000200006
Polímeros: Ciência e Tecnologia
Scientific & Technical Article

Morfologia de Hidrogéis-IPN Termo-sensíveis e pH-responsivos para Aplicação como Biomaterial na Cultura de Células

Morphology of Temperature-sensitive and pH-responsive IPN-hydrogels for Application as Biomaterial for Cell Growth

Tambourgi, Elias B.; Paulino, Alexandre T.; Guilherme, Marcos R.; Muniz, Edvani C.; Rubira, Adley F.

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Resumo

No presente trabalho, foram sintetizados hidrogéis com ambas as propriedades, termo-sensíveis e pH-responsivos, pela formação de redes de alginato de cálcio (alginato-Ca) dentro de redes de poli(N-Isopropil Acrilamida) (PNIPAAm), resultando em um sistema IPN (sistema de redes poliméricas interpenetradas). Através das análises por microscopia de varredura eletrônica (MEV) e ensaios de intumescimento foi possível observar que os hidrogéis IPN exibiram forte contração quando aquecidos acima da LCST (temperatura critica inferior de solubilização) da PNIPAAm, ou seja, acima de temperaturas de 30-35 °C. Observou-se ainda que devido à contração do hidrogel, houve uma diminuição significativa nos tamanhos de poros os quais foram observados pelas micrografias. Observou-se também que no intervalo de pH estudado os hidrogéis de IPN sofreram significativa variação da estrutura com a variação desse parâmetro. Tal efeito foi atribuído à presença de grupos químicos carregados com alginato, os quais possuem carga elétrica negativa. Os resultados indicaram que o hidrogel formado por alginato-Ca e PNIPAAm possuíram características especificas após variação de pH e temperatura, e que tais características são derivadas dos compostos individuais envolvidos na síntese. Nesse caso, as propriedades de alginato-Ca e PNIPAAm livres foram preservadas dentro do hidrogel. Tal hidrogel ficou mais resistente à aplicação de uma tensão de compressão. Como conclusão, observou-se que os hidrogéis apresentaram morfologia característica para variações controladas de pH e temperatura, podendo ser eficientemente aplicados como biomaterial na cultura de células.

Palavras-chave

Hidrogel, termo-sensível, pH-responsivo, morfologia, cultura de células

Abstract

In the present investigation, hydrogels with pH-responsive and temperature-sensitive properties were obtained by formation of alginate-Ca network inside the PNIPAAm network resulting in an interpenetrated network system (IPN). From scanning electron microscopy (SEM) images and water uptake (WU) tests one observed that IPN hydrogels exhibited a drastic shrinking when heated above 30-35 °C. The shrinking resulted in decreased average pore size, thus affect the hydrogel morphology significantly. In the pH range studied, IPN hydrogels showed significant pH dependence, which was attributed to the charged alginate groups. The results indicated that the pH-responsiveness and temperature-dependence of alginate and PNIPAAm, respectively, were preserved in IPN hydrogels. In addition, such hydrogels become less deformable when subjected to compressive stress. These hydrogels presented porous morphology that may be tuned by controlling the temperature, and this makes them attractive for applications as biomaterial in cell growth.

Keywords

Hydrogels, temperature-sensitivity, pH-responsive, morphology, cell growing

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