Resumo
Com a expansão da atividade da aquicultura, grandes quantidades de resíduos de pescado são desperdiçados, gerando impacto ambiental indesejável. Diante disso, novas alternativas vem surgindo visando a reutilização dessa matéria-prima na obtenção de biomoléculas com potencial biotecnológico, como a gelatina e hidroxiapatita, que são muito usadas na área de engenharia de tecidos e medicina regenerativa. Além dos resíduos de pescado, algas vermelhas também são fonte de biomoléculas com grande potencial de aplicação em engenharia de tecidos, tais como os polissacarídeos sulfatados. Portanto, o objetivo do trabalho foi desenvolver hidrogéis a base de gelatina e hidroxiapatita extraídos a partir de resíduos de pele de tilápia do Nilo (O. niloticus), associados com -carragenana, oriunda da alga Hypnea musciformis, e reticulados com riboflavina e curcumina visando aplicação como ósseo-reconstrutor. A gelatina foi caracterizada por meio de rendimento, análise eletroforética, força de gel, ponto isoelétrico, FTIR e TGA. Já a hidroxiapatita e -carragenana foram caracterizadas quanto ao FTIR, TGA, MEV-EDS, DR-X e RMN. Foram elaboradas cinco formulações de hidrogéis: GC; GCH; GCHRib; GCHRibUV e GCHCurc, as quais foram preparadas com gelatina, carragenana, hidroxiapatita e reticulantes. Os hidrogéis foram caracterizados por meio de FTIR, TGA, DR-X, MEV, MEV-EDS, grau de intumescimento, grau de reticulação e citotoxicidade com fibroblastos e osteoblastos. A gelatina apresentou elevado peso molecular e uma alta força gel (277 ± 20 g). A hidroxiapatita e -carragenana foram identificadas por meio de DR-X e RMN, respectivamente. Sobre os hidrogéis, o FTIR identificou principais grupos e ligações dos compostos presentes na matriz. No TGA, foi possível confirmar que a adição da hidroxiapatita aumentou a estabilidade térmica. No MEV foi identificado que os hidrogéis são porosos. O MEV-EDS identificou os elementos químicos que fazem parte da composição das biomoléculas utilizadas. Os hidrogéis apresentaram um ótimo grau de intumescimento. No grau de reticulação confirmou-se que a hidroxiapatita atuou como reticulante, e que a riboflavina e curcumina também apresentaram bons resultados, com maior destaque para o hidrogel que continha curcumina (GCHCurc). Por fim, todos os hidrogéis apresentaram viabilidade celular (>100%) em células de fibroblastos e osteoblastos. Deste modo, foi possível concluir que os hidrogéis de gelatina, hidroxiapatita e -carragenana reticulados com riboflavina e curcumina possuem um grande potencial para serem usados na área de reconstrução óssea, com destaque maior para o GCHCurc.
With the expansion of aquaculture activity, large amounts of fish waste are wasted, generating an undesirable environmental impact. Therefore, new alternatives have emerged aiming at the reuse of this raw material to obtain biomolecules with biotechnological potential, such as gelatin and hydroxyapatite, which are widely used in the area of tissue engineering and regenerative medicine. In addition to fish waste, red algae are also a source of biomolecules with great potential for application in tissue engineering, such as sulfated polysaccharides. Therefore, the objective of this work was to develop hydrogels based on gelatin and hydroxyapatite extracted from Nile tilapia (O. niloticus) skin residues, associated with - carrageenan, derived from the algae Hypnea musciformis, and crosslinked with riboflavin and curcumina aiming at application as a bone-reconstructor. Gelatin was characterized by yield, electrophoretic analysis, gel strength, isoelectric point, FTIR and TGA. On the other hand, hydroxyapatite and -carrageenan were characterized in terms of FTIR, TGA, SEM-EDS, DR-X and NMR. Five hydrogel formulations were developed: GC; GCH; GCHRib; GCHRibUV and GCHCurc, which were prepared with gelatin, carrageenan, hydroxyapatite and crosslinkers. The hydrogels were characterized by means of FTIR, TGA, DR-X, SEM, SEM-EDS, degree of swelling, degree of cross-linking and cytotoxicity with fibroblasts and osteoblasts. Gelatin had a high molecular weight and a high gel strength (277±20 g). Hydroxyapatite and - carrageenan were identified by DR-X and NMR, respectively. On the hydrogels, the FTIR identified the main groups and bonds of the compounds present in the matrix. In TGA, it was possible to confirm that the addition of hydroxyapatite increased the thermal stability. In the SEM it was identified that the hydrogels are porous. The MEV-EDS identified the chemical elements that are part of the composition of the biomolecules used. The hydrogels showed an excellent degree of swelling. In terms of crosslinking, it was confirmed that hydroxyapatite acted as a crosslinker, and that riboflavin and curcumin also showed good results, with greater emphasis on the hydrogel containing curcumin (GCHCurc). Finally, all hydrogels showed cell viability (>100%) in fibroblast and osteoblast cells. Thus, it was possible to conclude that the hydrogels of gelatin, hydroxyapatite and -carrageenan cross-linked with riboflavin and curcumin have great potential to be used in the area of bone reconstruction, with greater emphasis on GCHCurc.
Resumo
A aquicultura utiliza vários recursos naturais, e um deles é a água que deve ser usada de forma racional para que a atividade seja perene e lucrativa. Espécies de peixes eurialinos, como a tilápia do Nilo, em sistemas de água salobra ou marinha, são capazes de fornecer proteína animal em locais onde a água doce é escassa. Para isso, pode-se buscar uma diversificação nas práticas aquícolas, com a introdução de novas espécies ou adaptação de novas culturas para espécies já existentes, a fim de que ocorra a manutenção da sustentabilidade. Uma solução para amenizar tais problemas ecológicos na tilapicultura pode ser o sistema de recirculação, que tem como principal característica a reutilização da água. Além disso, muitas pesquisas vem sendo realizadas utilizando Arthrospira platensis como suplemento alimentar nas dietas de vários organismos aquáticos, já que é uma fonte rica em proteínas. Portanto, o objetivo do trabalho foi avaliar a utilização da A. platensis como suplemento alimentar para melhorar o desempenho da tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus) em sistema de recirculação de água salgada. Foram montados dois tratamentos com quatro repetições cada, totalizando quatro caixas de polietileno com capacidade de 100L. Cada cultivo teve duração de 45 dias, tanto para o Controle, como para o Teste, totalizando 90 dias. Para o Controle foi ofertada ração comercial, e para o Teste ração comercial com suplementação de 20% da farinha de A. platensis. Foram realizadas análises de qualidade da água, desempenho zootécnico e da composição centesimal do filé de peixe. Os resultados de qualidade da água mostraram que a amônia (NH3), nitrato (NO3-) e fosfato (PO43-) permaneceram acima da faixa ideal, com exceção apenas do nitrito (NO2-). Esses valores foram mais elevados no tratamento que recebeu a suplementação com A. platensis. Em relação ao desempenho zootécnico, a maioria das variáveis não apresentou diferença estatisticamente significativa entre os tratamentos, com exceção da taxa de crescimento específico e sobrevivência que foram maiores no Controle. Em contrapartida, para a composição centesimal do filé de peixe, o tratamento que recebeu a suplementação com A. platensis apresentou um aumento nos níveis de proteínas. Conclui-se que é possível cultivar tilápia do Nilo em água salgada com salinidade de 35 ppt sem que haja alteração no desempenho zootécnico dos peixes, sendo assim, o cultivo dessa espécie torna-se viável em águas salgadas ou até mesmo salobras. Portanto, é considerada uma ótima alternativa para o momento de escassez de água doce que estamos vivendo.
Aquaculture uses various natural resources; one of them is water, which should be used rationally so that the activity is perennial and profitable. Euryhaline fish species, such as Nile tilapia, in brackish or marine systems are able to provide animal protein in places where fresh water is scarce. For that, introducing new species or adapting new cultures already existent, you can seek a diversification of aquaculture practices to start a sustainable maintainability. One solution to alleviate these ecological problems in tilapia culture is a recirculation system, which has a primarily characteristic of water reuse. Moreover, many researches have been performed utilizing Arthrospira platensisas a food supplement in the diet of many aquatic organisms, since it is a rich source of protein. Thus, the objective of this study was to evaluate the use of A. platensis as a food supplement to improve the performance of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) in salt water recirculation systems. Two treatments were developed with four replications each, totalizing four polythene containers with capacity of 100 L. Each culture lasted 45 days, for both controlling and testing, totalizing 90 days. For controlling was offered commercial ratio, and for testing was offered commercial ratio with an increase of 20% of A. platensis flour. Analysis of water quality, growth performance and chemical composition of fish fillet were performed. The water quality results presented that ammonia (NH3), nitrate (NO3-) and phosphate (PO43-) remained above the ideal range, outside of nitrite (NO2-). The treatment that received supplementation of A. platensis had larger values. In relation to growth performance, most of the variables did not show statistically significant difference between treatments; except for the specific growth ratio and survival in which were higher in control. On the other hand, for chemical composition of fish fillet, the treatment that received supplementation with A. platensis presented an increase of protein levels. Consequently, that it is possible to grow Nile tilapia in saltwater with salinity of 35 ppt without change the performance of the fish, thus the cultivation of this species becomes viable in salt water or even brackish. Therefore, it is considered a great alternative to the time of freshwater shortages that we are living.