Study of stability of multilayers films based on natural polymers

Abstract

The use of natural polymers in areas such as tissue engineering has increased thanks to relevant properties exhibited by these as biocompatibility or biodegradability, leading to the development of new therapies in this area. Tissue engineering has the main objective to regenerate or replace damaged tissues having as methodology the cell culture on support structures, scaffolds. These should be optimized favoring cell growth and avoiding immune responses when implanted. In the present work, multilayer films of chitosan and alginate were prepared using the layer-by-layer technique. In order to investigate the stability of these films to the action of enzymes, in situ tests were made through the microbalance quartz crystal (QCM-D) technique, at distinct pH. Moreover, the degradation for long times (until 30 days) was analysed for the first time by the QCM-D technique. The morphology of the produced films after degradation was analyzed by SEM. The experiments allowed to conclude that the constructed films (CHT/ALG)7+CHT are stable when they were immersed for 3 days in PBS as well as in enzymatic solutions, at either pH 5.5 or 7.4 and at 25ºC. It was also found that mass loss due to degradation is only evident after 7 days in the presence of lysozyme.

A utilização de polímeros naturais em áreas como a engenharia de tecidos tem aumentado, graças às propriedades relevantes apresentadas por estes tais como biocompatibilidade ou biodegradabilidade, levando ao desenvolvimento de novas terapêuticas nesta área. A Engenharia de tecidos tem como principal objetivo regenerar ou substituir tecidos lesados tendo como metodologia o cultivo de células sobre estruturas de suporte, os scaffolds. Estes devem ser otimizados de forma a favorecerem o crescimento celular e evitando respostas imunitárias quando implantados. Neste trabalho, filmes multicamada de quitosano e alginato, foram preparados utilizando a técnica de layer-by-layer. De forma a investigar a estabilidade destes filmes sob a ação de enzimas, foram realizados testes in situ através da técnica de microbalança de cristais de quartzo (QCM-D), variando o pH. Além disso, a degradação para longos períodos (até 30 dias) foram analisados pela primeira vez pela técnica de QCM-D. A morfologia dos filmes produzidos após a degradação foi analisada por SEM. Através das análises efetuadas foi possível concluir que os filmes (CHT/ALG)7 + CHT são estáveis quando estes são imersos durante 3 dias em solução de PBS, assim como em soluções enzimáticas a pH 5.5 ou 7.4, a 25 °C. Verificou-se também que a perda de massa devido à degradação só é evidente após 7 dias na presença de lisozima.