Preparação de hidrogéis contendo quitosana-óxido de grafeno reduzido para potencial aplicação na engenharia de tecidos

Abstract

Neste trabalho, hidrogéis constituídos de polietilenoglicol dimetacrilato (PEG-MA) e quitosana-óxido de grafeno reduzido (CS-rGO) foram preparados visando sua posterior utilização em estudos de engenharia de tecidos voltados para a regeneração do tecido muscular. Para isso, primeiramente o PEG foi funcionalizado com grupos reticulantes através da reação com anidrido metacrílico. A modificação pôde ser confirmada através da análise de RMN de 1H, pelo aparecimento do sinal dos hidrogênios da dupla ligação em 5,5 ppm e 6,2 ppm. O óxido de grafeno foi reduzido termicamente pela reação com a quitosana (CS-rGO), sendo preparadas soluções com diferentes proporções entre estes reagentes. A CS-rGO foi obtida com sucesso e seus sinais característicos puderam ser observados através de UV-visível e difração de raio X. As análises mostraram a redução dos grupos oxigenados presentes no óxido de grafeno. Os hidrogéis foram obtidos por polimerização radicalar utilizando persulfato de potássio como iniciador e N,N,N’,N’-tetraetilenodiamina (TEMED) como ativador. Primeiramente, hidrogéis com diferentes quantidades de óxido de grafeno reduzido foram preparados. O hidrogel que apresentou melhor desempenho em relação às propriedades mecânicas foi o de composição 10 % PEG-MA + 0,5 % CS-rGO com 0,01 % GO. Por fim, foi avaliada a variação da concentração de PEG e CS na composição dos hidrogéis contendo 0,01 % GO. Os hidrogéis foram analisados através de grau de intumescimento, análises reológicas e condutividade elétrica. O grau de intumescimento e a condutividade apresentaram valores constante para os hidrogéis contendo rGO. As análises reológicas apresentaram valores de módulo de elasticidade dentro da faixa encontrada para tecidos musculares para os hidrogéis contendo 10 % PEG-MA e 0,5 % CS-rGO.

In this study, polyethyleneglycol (PEG) chitosan-reduced graphene oxide (CS-rGO) hydrogels were prepared for potential applications in tissue engineering focused on muscle regeneration. PEG was functionalized with methacrylate groups by reaction with methacrylic anhydride. The modification was confirmed by 1H NMR analysis where the presence of olefinic hydrogens from C=C bond of methacrylate group in 5.5 ppm and 6.2 ppm were detected. Graphene oxide was thermally reduced by reaction with chitosan (CS-rGO) and solutions with different ratio of them were prepared. CS-rGO was successfully obtained and its typical signals could be observed by UV-visible and X-ray diffraction analyses. The analyses showed the reduction of the oxygen groups present in the graphene oxide. PEG hydrogels containing CS-rGO were obtained by radical polymerization using potassium persulfate as initiator and N,N,N’’,N’’-tetraethylinediamine (TEMED) as activator. Hydrogels with different amounts of reduced graphene oxide were prepared. The hydrogel that showed the best performance was the composition of 10 % PEG-MA + 0.5 % CS-rGO with 0.01 % GO. Finally, the variation of the PEG and CS concentration in the composition was evaluated for the 0.01 % GO containing hydrogels. The hydrogels were analyzed by swelling degree, rheological analysis and electrical conductivity. Sweeling degree and electrical conductivity presented constant values for the hydrogel containing rGO. The rheological analyzes presented elastic modulus values within the range found for muscle tissues for hydrogels containing 10% PEG-MA and 0.5% CS-rGO.