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Extraction and Characterization of Collagen from Elasmobranches’ Byproducts envisaging Cartilage Tissue Engineering
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Advisor(s)
Abstract(s)
Os tecidos cartilaginosos podem adquirir lesões por uma panóplia de razões.
Atualmente, a esperança media de vida tem sofrido um aumento parcialmente devido aos
avanços que tem ocorrido na área medica, o que consequentemente, leva a um aumento de
indivíduos com osteoartrite devido ao desgaste que ocorre na cartilagem. Adicionalmente, as
crianças tendem a ter uma atividade física mais reduzida que pode resultar numa redução de
espessura da cartilagem. Dada a carência de mecanismos de regeneração pela própria
cartilagem devido à ausência de vascularização, existe uma necessidade em desenvolver
técnicas capazes de regenerar os tecidos cartilagíneos. Isto motiva a síntese de biomateriais
como hidrogéis e outros biomateriais como aerogéis ou fibras obtidas por electrospinning
capazes de imitar a matriz extracelular para engenharia de tecidos, o que aumenta a
necessidade de extração de bio polímeros para a síntese de biomateriais. Neste trabalho,
colagénio tipo II foi extraído de elasmobrânquios, ou seja, tubarões e raias, cujo esqueleto é
composto por cartilagem. Atualmente são explorados para a extração de sulfato de
condroítina. Os lotes de cartilagem bruta de elasmobrânquios foram oferecidos por uma
empresa de processamento de peixe contendo, como tubarão: tintureira (Prionace glauca) e
como raias contendo uma mistura de Bathyraja brachyurops e Zearaja chilensis, de acordo
com a análise de DNA Barcoding. Estes lotes foram sujeitos a uma extração de colagénio com
tratamento acido e enzimático, onde a última mostrou maior rendimento no tubarão. Com o
objetivo de utilizar os colagénios extraídos em tecidos cartilagíneos, estes foram
caracterizados usando diferentes técnicas como SDS-PAGE para determinar o peso
molecular das proteínas, a pureza (confirmada pela análise UV-VIS) e avaliar o tipo de
colagénio, assim como analisar as concentrações de aminoácidos, que demonstraram a
composição regular dos colagénios. Os resultados são compatíveis com colagénio tipo I e tipo
II, conhecidos por ser dos componentes mais presentes na cartilagem. Estes resultados foram
suportados pela análise FTIR. Enquanto que a avaliação da conformação das amostras de
colagénio foi feita por Circular Dichroism e a analise térmica por DSC revelaram a preservação
de Tripla Hélice. Com a extração enzimática de tubarão (PG PSC) que mostrou o maior
rendimento foram produzidos hidrogéis, combinados com sulfato de condroítina, para
aumentar estabilidade dos hidrogéis e com o objetivo de melhor reproduzir a cartilagem. Os
hidrogéis são elásticos sólidos que demonstraram estabilidade a 37
oC.
A indústria de processamento de peixe gera enormes quantidades de esqueletos
cartilagíneos como subprodutos. A metodologia proposta neste trabalho representa uma
estratégia de valorização transformando um resíduo, normalmente usado para farinhas de peixe, numa fonte de colagénio. Assim como a produção sustentável de um bio polímero com
propriedades mecânicas parecidas com a cartilagem humana, que pode ser altamente
relevante para biomedicina e outras áreas com o intuito de aumentar o bem-estar humano.
Description
Keywords
Cartilagem Colagénio Elasmobrânquio Hidrogel Biomateriais Marinhos