Desenvolvimento e caracterização de um smart wound dressing: membrana de colágeno com propriedade antimicrobiana e monitoramento bacteriano

dc.contributor.advisor-co1Komatsu, Daniel
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2620060426867863
dc.contributor.advisor1Duek, Eliana Aparecida de Rezende
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4147198882685212
dc.contributor.authorAlves, Gabriella Monteiro
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/2277315667587301
dc.date.accessioned2025-03-24T20:46:16Z
dc.date.issued2025-02-26
dc.description.abstractBurns are complex and severe injuries that affect the skin and, in severe cases, deeper tissues, potentially leading to complications such as infections and prolonged healing. The treatment of burns with conventional dressings can cause additional injuries due to their adherence to the tissue. Collagen (COL) is widely used in the biomedical field for its regenerative properties and can aid in burn healing. However, it has limitations such as low mechanical strength and rapid biodegradability. To overcome these limitations, COL can undergo crosslinking processes, for which vanillin (VAN) was used in this study, resulting in a material with improved physical properties. To develop an intelligent membrane capable of detecting pH changes, red cabbage extract (RCE) was incorporated into the COL membrane crosslinked with VAN. The methodology for the development and characterization of the membrane included the extraction and lyophilization of anthocyanins from red cabbage, as well as the formation of COL, COL/RCE, COL/VAN (0.5%, 1%, 3%, and 6% vanillin), and COL/RCE/VAN (0.5%, 1%, 3%, and 6% vanillin) membranes. SDS-PAGE electrophoresis analysis confirmed that the COL used in membrane preparation corresponds to type I collagen. Although the smart wound dressing exhibited lower mechanical properties compared to COL, techniques such as Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Thermogravimetry (TG), Differential Scanning Calorimetry (DSC), and Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (¹H NMR) demonstrated that RCE and a 6% VAN concentration increased the crosslinking of COL, improving its stability and thermal properties. The membranes containing RCE exhibited lower swelling, indicating higher crosslinking. Furthermore, RCE was not negatively affected by COL and VAN in its pH indicator capability. VAN at 6% demonstrated an antimicrobial effect, and the membranes containing ERR proved effective in detecting the presence of bacteria. The influence study of RCE variation indicated that VAN is essential for the structural and functional stability of the membranes, as well as for promoting COL crosslinking. Thus, the COL/RCE/6% VAN membrane has the potential to be used as a wound dressing to monitor the condition of injuries such as burns, indicate the presence of bacterial infections in the wound, and offer a low-cost solution.eng
dc.description.resumoAs queimaduras são lesões complexas e graves que afetam a pele e, em casos severos, tecidos mais profundos, podendo levar a complicações como infecções e cicatrização prolongada. O tratamento de queimaduras com curativos convencionais pode causar lesões adicionais devido à sua aderência ao tecido. O colágeno (COL) é amplamente utilizado na área biomédica por suas propriedades regenerativas e pode auxiliar na cicatrização de queimaduras, no entanto, ele possui limitações como baixa resistência mecânica e rápida biodegradabilidade. Para superar essas limitações, o COL pode ser submetido a processos de reticulação para o qual a vanilina (VAN) foi utilizada neste trabalho, resultando em um material com melhores propriedades físicas. A fim de desenvolver uma membrana inteligente capaz de identificar mudanças de pH, o extrato de repolho roxo (ERR) foi utilizado na composição da membrana de COL reticulada com VAN. A metodologia para desenvolvimento e caracterização da membrana incluiu a extração e liofilização de antocianinas do repolho roxo, e a formação de membranas de COL, COL/ERR, COL/VAN (0,5%, 1%, 3% e 6% de vanilina) e COL/ERR/VAN (0,5%, 1%, 3% e 6% de vanilina). A análise de eletroforese por SDS-PAGE confirmou que o COL utilizado para o preparo das membranas corresponde ao colágeno do tipo I. Embora o smart wound dressing tenha apresentado propriedades mecânicas inferiores em comparação ao COL, as técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), Termogravimetria (TG), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (1H RMN) demonstraram que o ERR e a concentração de 6% de VAN aumentaram a reticulação do COL, melhorando sua estabilidade e propriedades térmicas. As membranas com ERR mostraram menor intumescimento, indicando maior reticulação. Além disso, o ERR não sofreu interferência negativa do COL e da VAN em sua capacidade de indicador de pH. A VAN a 6% demonstrou efeito antimicrobiano e as membranas com ERR comprovaram sua eficácia em detectar a presença de bactérias. O estudo da influência da variação de ERR indicou que a VAN é essencial para a estabilidade estrutural e funcional das membranas, para promover a reticulação do COL. Dessa forma, a membrana COL/ERR/ 6% VAN possui potencial para ser utilizada como curativo para monitorar o estado de feridas como queimaduras, indica quando há infecção bacteriana presente na ferida, além de possuir baixo custo.por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipId88887.840092/2023-00
dc.identifier.citationALVES, Gabriella Monteiro. Desenvolvimento e caracterização de um smart wound dressing: membrana de colágeno com propriedade antimicrobiana e monitoramento bacteriano. 2025. Dissertação (Mestrado em Ciência dos Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21643.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/21643
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus Sorocaba
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-So
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectColágenopor
dc.subjectExtrato de Repolho Roxopor
dc.subjectIndicador de pHpor
dc.subjectReticulaçãopor
dc.subjectVanilinapor
dc.subjectQueimaduras de Segundo Graupor
dc.subjectCollageneng
dc.subjectRed Cabbage Extracteng
dc.subjectpH Indicatoreng
dc.subjectCrosslinkingeng
dc.subjectVanillineng
dc.subjectSecond Degree Burnseng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::ENGENHARIA MEDICA::BIOMATERIAIS E MATERIAIS BIOCOMPATIVEIS
dc.titleDesenvolvimento e caracterização de um smart wound dressing: membrana de colágeno com propriedade antimicrobiana e monitoramento bacterianopor
dc.title.alternativeDevelopment and characterization of a smart wound dressing: collagen membrane with antimicrobial properties and bacterial monitoringeng
dc.typeDissertação

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