Industrial Revolution 4.0 and the 3D printing in Biotechnology of tissue regeneration

Quando retratada para a sociedade atual, a indústria é considerada parte integrante da sociedade economicamente responsável pelo desenvolvimento e produção de bens de consumo. Os processos de revolução industrial foram marcados pelas fases de aperfeiçoamento e avanços tecnológicos (1ª Revolução Industrial), o uso da energia elétrica (2ª Revolução Industrial) e a disseminação da digitalização da tecnologia (3ª Revolução Industrial). Além disso, hoje em dia tais desenvolvimentos podem ser associados ao uso da internet e à automação de processos por inteligência artificial, chegando assim à 4ª Revolução Industrial. O conceito da Indústria 4.0 está diretamente ligado ao conceito de tecidos inteligentes, a partir de fatores como inovação, o que permite que as empresas tenham modelos de produção complexos, incluindo principalmente caráter sustentável e biotecnologias aplicadas. Além disso, tanto a 4ª Revolução Industrial quanto a biotecnologia podem ser correlacionadas em termos de bioimpressão 3D. Assim, o trabalho mostra um breve histórico das impressoras 3D e seu potencial em aplicações na área de engenharia de tecidos. Revela a necessidade de multidisciplinaridade e de profissionais cada vez mais qualificados diante da nova fase de evolução socioindustrial

Polylactic acid scaffolds obtained by 3D printing and modified by oxygen plasma

The purpose of tissue engineering is to repair, replace, and regenerate tissues and organs. For this aim, materials supports, as polylactic acid (PLA) are used. PLA is a thermoplastic polymer that presents biodegradability, biocompatibility and good processability. PLA scaffolds can accurately constructed by 3D printing. Then, the objectives of this work were to modify the hydrophobic surface of PLA scaffolds using oxygen plasma and to study the cell viability and proliferation. The characterization was done by AFM, contact angle, FTIR and studies of proliferation and cell viability. Results showed that the material acquired hydrophilic properties by the presence of oxygen reactive species and by contact angle decrease. It was also observed an increase in the surface roughness. We can conclude that although the surface modifications were effective and the PLA scaffolds were not cytotoxic, there were no improvements in the proliferation process with the studied osteo-1 lineage cells.

Materiais híbridos Ureasil-polióxido de etileno/quitosana para aplicação na liberação controlada de fármacos

This work describes the synthesis and characterization of novel organic-inorganic hybrid materials, ureasil-polyethylene oxide (PEO)/chitosan, as controlled delivery system of drugs. Pramoxine hydrochloride was used as drug-model. It is a local anesthetic with widespread use in pharmaceutical preparations. Ureasil-polyether hybrids are biocompatible, flexible and transparent materials that have been used as controlled drug delivery systems, while chitosan is a biodegradable, biocompatible and low toxicity polymer, which has long been used for this same purpose. The synthesis was performed using the sol-gel method by adding chitosan to ureasil-PEO1900 hybrid precursor. Addition occurs during the acid hydrolysis and condensation reactions of this precursor. Hydrochloric and acetic acids were used as catalysts. Due to the insolubility of chitosan in ethanol and organic solvents, water was used in the hydrolysis solution as the main component or alone. The materials before and after drug addition were characterized by different physicochemical techniques such as FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy), DSC (Differential Scanning Calorimetry), TG (Thermogravimetric Analysis), XRD (X-Ray Diffraction), SAXS (Small Angle X-ray Scattering) and NMR (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy). Studies of swelling and in vitro drug release in water were done. The last one study was done in different pH buffer solutions too. The kinetics of both processes was studied by the Ritger-Peppas model. The obtained materials were transparent, rubbery, flexible, water-insoluble, and showed low crystallinity. The chitosan and the drug showed a good dissolution in the hybrid matrix. This addition did not cause change in a natural tendency of PEO crystallization, did not affect the mobility of the chains or the inter-chain interactions of the amorphous polymeric phase. However, thermal stability of hybrids prepared with...Este trabalho descreve a síntese e caracterização de novos materiais híbridos orgânico-inorgânicos, ureasil-polióxido de etileno (POE)/quitosana, para aplicação na liberação controlada de fármacos. Como fármaco-modelo foi utilizado o cloridrato de pramoxina, anestésico local que apresenta ampla utilização em preparações farmacêuticas. Os híbridos ureasil-poliéter são materiais biocompatíveis, transparentes e flexíveis que podem ser aplicados como sistemas de liberação controlada de fármacos, enquanto a quitosana é um polímero biodegradável, biocompatível e de baixa toxicidade que tem sido muito utilizado com este fim. A síntese foi realizada utilizando o método sol-gel através da adição da quitosana ao precursor híbrido ureasil-POE1900, durante a etapa de hidrólise ácida e condensação do precursor. Como catalisadores foram utilizados o ácido clorídrico e o ácido acético, e a solução de hidrólise teve a água como componente majoritário, ou único, para facilitar a adição da quitosana nestes materiais devido a sua insolubilidade em etanol e solventes orgânicos. Os materiais, antes e depois da adição do fármaco, foram caracterizados por diferentes técnicas físico-químicas como: FTIR (Espectroscopia de infravermelho), DSC (Calorimetria exploratória diferencial), TG (Analise termogravimétrica), DRX (Difração de raios X), SAXS (Espalhamento de raios X a baixo ângulo) e RMN (Espectroscopia de ressonância magnética nuclear). Ensaios de intumescimento em água e de liberação do fármaco, tanto em água quanto em soluções tampão com diferentes pH, foram realizados e suas cinéticas estudadas pelo modelo de Ritger-Peppas. Foram obtidos materiais transparentes, flexíveis, insolúveis em água e com baixa cristalinidade. Tanto a quitosana quanto o fármaco dissolvem-se na matriz híbrida, e a sua adição não causou modificação na tendência de..