AVALIAÇÃO HISTOLÓGICA, MICROESTRUTURAL E DE BIOCOMPATIBILIDADE IN VIVO DE CARTILAGENS AURICULARES DE BOVINO TRATADAS EM SOLUÇÃO ALCALINA

Com o avanço de técnicas para a correção de defeitos ou perdas teciduais, busca-se a utilização de biomateriais que promovam o reparo com o mínimo de resposta inflamatória. Estudos anteriores realizados utilizaram diferentes meios de preparo e obtenção de cartilagens elásticas de bovinos, visando o uso como biomaterial. Entretanto, um dos grandes desafios relacionados ao uso dessas membranas, refere-se na ocorrência de reações imunogênicas indesejadas, no local de implantação. Este estudo objetivou caracterizar as propriedades físico-químicas, microestruturais e histológicas de cartilagens elásticas de bovinos tratadas em solução alcalina e sua biocompatibilidade in vivo. Para tanto, foram realizadas análises físico-químicas para a caracterização deste material. As análises térmicas realizadas, Termogravimetria (TGA) e a Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), verificaram as possíveis alterações do material frente as variações de temperatura em que foi submetido. As curvas da TGA demonstraram a variação da massa de cartilagens elásticas tratadas e não tratadas em função da temperatura e na DSC foi avaliado a temperatura de desnaturação do colágeno das amostras de cartilagem. As análises demonstraram que a cartilagem tratada apresentou características físico-químicas similares a cartilagem não tratada. Nas avaliações microestruturais, foi realizado a Microtomografia computadorizada 2D e 3D e a Microscopia de scanner a laser confocal. Na Micro-Ct bidimensional evidenciou que a região da cartilagem apresentou maior densidade em relação ao pericôndrio, e o tratamento alcalino foi efetivo na descelularização, pela presença de lacunas observadas na matriz extracelular entremeadas a estrutura do colágeno. A Micro-Ct tridimensional demonstrou que a cartilagem apresenta menor porosidade e poros com maior diâmetro e na Microscopia de scanner a laser notou-se que a cartilagem tratada apresenta uma rugosidade considerável, fatores que podem contribuir com a proliferação e adesão celular. Neste estudo também foram feitos o processamento histológico da cartilagem, demonstrando que o tratamento alcalino promoveu a descelularização tecidual, com a manutenção da arquitetura da matriz extracelular e da estrutura das fibras elásticas e de colágeno. Concluiu-se que o tratamento alcalino foi eficiente para promover a descelularização na cartilagem elástica. A última etapa do estudo consistiu em avaliar a biocompatibilidade in vivo de implantes de cartilagens elásticas tratadas com solução alcalina (CA) comparadas a tela de polipropileno (TP) em coelhos. Foi verificado que o grupo (CA) apresentou processo inflamatório menos intenso que o grupo (TP), no qual foi observado a formação de cápsula fibrosa ao redor dos implantes. Notou-se no grupo (CA) a presença de calcificação promovida pela osteoindução de osteoblastos em decorrência do processamento alcalino, o que pode ser considerado um viés de interesse para estudos posteriores, envolvendo a regeneração de tecidos ósseos, em que a aplicabilidade de tipo celular observado é viável.

With the advancement of techniques for the correction of tissue defects or losses, the use of biomaterials that promote repair with a minimum of inflammatory response is sought. Previous studies carried out used different means of preparing and obtaining elastic bovine cartilage, aiming at the use as biomaterial. However, one of the major challenges related to the use of these membranes, refers to the occurrence of unwanted immunogenic reactions at the implantation site. This study aimed to characterize the physical-chemical, microstructural and histological properties of elastic bovine cartilages treated in alkaline solution and their biocompatibility in vivo. Therefore, physical-chemical analyzes were carried out to characterize this material. The thermal analyzes performed, Thermogravimetry (TGA) and Differential Exploratory Calorimetry (DSC), verified the possible changes in the material in view of the temperature variations in which it was submitted. The TGA curves showed the variation in the mass of treated and untreated elastic cartilages as a function of temperature and in the DSC the temperature of the collagen denaturation of the cartilage samples was evaluated. The analyzes showed that the treated cartilage had physicochemical characteristics similar to untreated cartilage. In the microstructural evaluations, 2D and 3D computed microtomography and confocal laser scanner microscopy were performed. Two-dimensional Micro-Ct showed that the cartilage region showed higher density in relation to the perichondrium, and the alkaline treatment was effective in decellularization, due to the presence of gaps observed in the extracellular matrix interspersed with the collagen structure. The three-dimensional Micro-Ct showed that the cartilage has less porosity and pores with a larger diameter and in the laser scanner microscopy it was noted that the treated cartilage has considerable roughness, factors that can contribute to cell proliferation and adhesion. In this study, histological processing of cartilage was also performed, demonstrating that the alkaline treatment promoted tissue decellularization, with the maintenance of the architecture of the extracellular matrix and the structure of elastic and collagen fibers. It was concluded that the alkaline treatment was efficient to promote decellularization in the elastic cartilage. The last stage of the study consisted of evaluating the in vivo biocompatibility of elastic cartilage implants treated with alkaline solution (CA) compared to polypropylene (TP) mesh in rabbits. It was found that the group (CA) had a less intense inflammatory process than the group (TP), in which the formation of a fibrous capsule around the implants was observed. It was noted in the group (CA) the presence of calcification promoted by osteoinduction of osteoblasts due to alkaline processing, which can be considered a bias of interest for further studies, involving the regeneration of bone tissues, in which the cell-type applicability observed is feasible.

Chemical composition and dry matter digestibility of sugar cane oxide treated with calcium / Composição química e digestibilidade da matéria seca da cana-de-açúcar tratada com óxido de cálcio

The aim of this study was to identify the most adequate level of calcium oxide (CaO) in the treatment of sugar cane by evaluating the chemical composition and in vitro digestibility of dry matter. The sugar cane was homogenized with CaO levels 0, 0.75, 1.5, 2.25, 3.0, 3.75 and 4.5 percent, in natura matter, for 24 hours. The dry matter and mineral matter increased, while the organic matter of the sugar cane decreased (P <0.05) linearly as a result of the CaO levels. The CaO had no effect on the levels of crude protein and ether extract. The phosphorus concentration remained unchanged, but there was a significant increase (P<0.05) in the calcium content. The contents of neutral detergent fiber, acid detergent fiber and cellulose decreased linearly with the levels of CaO. The average levels of indigestible dry matter and indigestible neutral detergent fiber significantly decreased with increasing levels of CaO. The results showed that the in vitro dry matter digestibility (IVDMD) was different between fresh sugar cane and sugar cane with added levels of CaO from 1.5 percent. The IVDMD and nutritional value of the sugar cane was improved by adding 1.5 percent CaO based on fresh content.(AU)

O objetivo foi identificar o nível mais adequado de óxido de cálcio (CaO) no tratamento da cana-de-açúcar por meio da avaliação da composição química e a digestibilidade in vitro da matéria seca. A cana-de-açúcar foi homogeneizada adicionando os níveis de CaO 0; 0,75; 1,5; 2,25; 3,0; 3,75 e 4,5 por cento em porcentagem de matéria natural, por 24 horas. Os teores de matéria seca e matéria mineral aumentaram, ao passo que o teor de matéria orgânica da cana-de-açúcar diminuiu (P<0,05) de forma linear em função dos níveis de CaO. Não houve efeito dos níveis do CaO sobre o teor de proteína bruta e extrato etéreo. Os teores médios de fósforo mantiveram-se inalterados, porém ocorreu um aumento (P<0,05) no teor de cálcio. Os teores de fibra em detergente neutro, fibra em detergente ácido e celulose diminuíram linearmente em função dos níveis de CaO. Os teores médios da matéria seca indigestível e da fibra em detergente neutro indigestível tiveram redução significativa com o aumento dos níveis de CaO. Os resultados da digestibilidade in vitro da matéria seca (DIVDM) mostraram-se diferentes entre cana-de-açúcar in natura e a com níveis de CaO. Níveis de CaO a partir de 1,5 por cento melhoram o valor nutritivo e a DIVDM da cana-de-açúcar.(AU)

CARTILAGEM AURICULAR DE BOVINOS TRATADA COM SOLUÇÃO ALCALINA: AVALIAÇÃO HISTOLÓGICA PRÉ-IMPLANTAÇÃO E TERMOGRÁFICA PÓS-IMPLANTAÇÃO NA PAREDE ABDOMINAL DE COELHOS (Oryctolagus cuniculus).

Este estudo objetivou avaliar a viabilidade do processamento de descelularização em tecido cartilaginoso bovino por meio de análises histológicas. Pra tanto, foram utilizadas 20 cartilagens elásticas de bovinos, submetidas à imersão em solução alcalina por 72 horas, seguidos de lavagens, congelamento e liofilização do material. Em seguida foi realizado o processamento histológico para serem feitas as analises. Nas analises histológicas foi observado a descelularização e retirada da substancia amorfa do tecido, porém manteve a estrutura das fibras elásticas e de colágeno. Concluiu-se que o tratamento alcalino foi eficiente para obtenção de biomaterial a partir de tecido cartilaginoso elástico. Este estudo avaliou também, através do exame termográfico, a viabilidade no uso de implantes com biomateriais obtidos de cartilagens elásticas tratadas em solução alcalina. Foram observados através da variação da temperatura cutânea, a intensidade do processo inflamatório comparando antes e após a implantação dos biomateriais em coelhos (Oryctolagus cuniculus). Para tanto foram avaliados um total de 24 coelhos, divididos em dois grupos, de 12 animais, de acordo com o biomaterial implantado. Foram realizadas avaliações no período pré-operatório e após o implante dos biomateriais. No grupo (GI) foi implantada a tela de polipropileno e (GII) a cartilagem elástica tratada em solução alcalina, avaliados nos períodos de sete e 35 dias. Dos resultados obtidos, após realização de testes estatísticos, o grupo (GI), obteve temperaturas cutâneas abdominais superiores, comparadas ao grupo cartilagem, fornecendo, subsídios de que a utilização da cartilagem elástica tratada em solução alcalina, promoveu menor intensidade inflamatória devido ao processamento ao qual foi submetida.

This study aimed to evaluate the viability of the decellularization process in bovine cartilaginous tissue by histological analysis. For this purpose, 20 bovine elastic cartilages were used, immersed in alkaline solution for 72 hours, followed by washing, freezing and lyophilization of this material. Histological processing was then performed to the analyzes. In the histological analyzes with decellularization process was observed that amorphous substance was removed from the tissue, however the structure of elastic fibers and collagen remained. It was concluded that the alkaline treatment was efficient to obtain biomaterial from elastic cartilaginous tissue. This study also evaluated, through thermographic examination, the feasibility of using implants with biomaterials obtained from elastic cartilages treated in alkaline solution. The intensity of the inflammatory process was observed through the variation of cutaneous temperature comparing before and after the implantation of the biomaterials in rabbits (Oryctolagus cuniculus). A total of 24 rabbits were evaluated, divided into two groups, of 12 animals each, according to the implanted biomaterial. Evaluations were performed in the preoperative period and after the implantation of biomaterials. In the (GI) group, polypropylene mesh and elastic cartilage (GII) evaluated in the periods of seven and 35 days. From the results obtained, after performing statistical tests, the group (GI) polypropylene mesh, obtained upper abdominal skin temperatures, compared to the cartilage group, providing subsidies that the use of elastic cartilage treated in alkaline solution, promoted lower inflammatory intensity due to the processing to which it was submitted.

Caracterização química, bioquímica e físico-química da torta de mamona para seu aproveitamento na produção de material biodegradável e na alimentação animal / Chemical, biochemical and physical-chemical characterization of castor seed pulp for utilization as biodegradable material and as animal feed

Atualmente, há um grande incentivo governamental para a produção de biodiesel a partir de óleo de mamona. O aumento na fabricação desse óleo irá aumentar a produção de torta de mamona, que tem grande potencial de emprego na tecnologia de material biodegradável e utilização na alimentação animal, se destoxificada. Os objetivos desta tese foram a caracterização química da torta de mamona, a extração de suas proteínas para desenvolvimento de material biodegradável, e a caracterização do resíduo sólido do processo de extração, visando seu uso na alimentação animal. A extração das proteínas da torta de mamona foi feita por solubilização em meio alcalino. Inicialmente, diversos parâmetros (velocidade de agitação, concentração da torta na solução extratora e temperatura de extração) foram testados no intuito de aumentar o rendimento de extração das proteínas, utilizando-se NaOH (pH = 9). Em seguida, diversos experimentos foram realizados para se avaliar os efeitos do pH (8-12) e/ou do tipo de agente alcalino (NaOH, KOH e Ca(OH)2) na extração das proteínas da torta de mamona, sempre à temperatura de 50°C, velocidade de agitação de 400rpm, e concentração da torta na solução extratora de 20%. Os extratos proteicos obtidos foram liofilizados (EPL), e os resíduos foram desidratados em estufa (40°C/24 horas). [...] Os resultados de todos os experimentos de extração das proteínas da torta de mamona permitiram escolher os melhores parâmetros de extração: temperatura = 50°C, velocidade de agitação = 400rpm, concentração da torta na solução extratora = 20%, pH = 12 e agente alcalinizante = NaOH. Em conclusão, o processo de extração de proteínas por solubilização alcalina permitiu a produção de concentrado proteico com características interessantes para a produção de material biodegradável (agricultura e biofilmes), e de resíduos ainda com alto teor de proteínas e de fibras, isento de ricina, podendo, portanto ser utilizado na alimentação animal.

Presently, there is large government incentive for biodiesel production from castor seed oil. The increase of this oil fabrication will raise the production of castor seed pulp, which has great potential for utilization for biodegradable material technology and for animal feed, if detoxified. The objectives of this research were the chemical characterization of the castor seed pulp, the extraction of the proteins for biodegradable material developing, and the characterization of the solid residue of the extraction process, aiming its use for animal feed. The protein extraction from the castor seed pulp was made through solubilization in alkaline medium. Initially, several parameters (stirring speed, pulp concentration in the extraction solution and extraction temperature) were tested aiming the optimization of the protein extraction yield, using NaOH (pH 9). Subsequently, several experiments were realized to evaluate the effects of pH (8-12) and/or of the type of alkaline agent (NaOH, KOH and CaOH) on the castor seed pulp protein extraction, always at 50 °C, 400rpm stirring speed, and 20 % pulp concentration in the extraction solution. The obtained protein extracts were lyophilized (EPL), and the residues were dehydrated in stove (40 °C/24 h). [...] Ricin was not observed in the residues obtain at pH 12. The results of all the experiments of protein extraction of the castor seed pulp allowed to select the best extraction parameters: temperature = 50 °C, stirring speed = 400rpm, castor seed pulp concentration in the extraction solution = 20 %, pH = 12 and alkaline agent = NaOH. In conclusion, through the alkaline protein extraction process it was possible to achieve a protein concentrate with interesting properties for biodegradable material production (agriculture and biofilms), and of ricinless residues which still have high content of proteins and fiber that can be used for animal feed.

Caracterização química, bioquímica e físico-química da torta de mamona para seu aproveitamento na produção de material biodegradável e na alimentação animal / Chemical, biochemical and physical-chemical characterization of castor seed pulp for utilization as biodegradable material and as animal feed

Atualmente, há um grande incentivo governamental para a produção de biodiesel a partir de óleo de mamona. O aumento na fabricação desse óleo irá aumentar a produção de torta de mamona, que tem grande potencial de emprego na tecnologia de material biodegradável e utilização na alimentação animal, se destoxificada. Os objetivos desta tese foram a caracterização química da torta de mamona, a extração de suas proteínas para desenvolvimento de material biodegradável, e a caracterização do resíduo sólido do processo de extração, visando seu uso na alimentação animal. A extração das proteínas da torta de mamona foi feita por solubilização em meio alcalino. Inicialmente, diversos parâmetros (velocidade de agitação, concentração da torta na solução extratora e temperatura de extração) foram testados no intuito de aumentar o rendimento de extração das proteínas, utilizando-se NaOH (pH = 9). Em seguida, diversos experimentos foram realizados para se avaliar os efeitos do pH (8-12) e/ou do tipo de agente alcalino (NaOH, KOH e Ca(OH)2) na extração das proteínas da torta de mamona, sempre à temperatura de 50°C, velocidade de agitação de 400rpm, e concentração da torta na solução extratora de 20%. Os extratos proteicos obtidos foram liofilizados (EPL), e os resíduos foram desidratados em estufa (40°C/24 horas). [...] Os resultados de todos os experimentos de extração das proteínas da torta de mamona permitiram escolher os melhores parâmetros de extração: temperatura = 50°C, velocidade de agitação = 400rpm, concentração da torta na solução extratora = 20%, pH = 12 e agente alcalinizante = NaOH. Em conclusão, o processo de extração de proteínas por solubilização alcalina permitiu a produção de concentrado proteico com características interessantes para a produção de material biodegradável (agricultura e biofilmes), e de resíduos ainda com alto teor de proteínas e de fibras, isento de ricina, podendo, portanto ser utilizado na alimentação animal. (AU)

Presently, there is large government incentive for biodiesel production from castor seed oil. The increase of this oil fabrication will raise the production of castor seed pulp, which has great potential for utilization for biodegradable material technology and for animal feed, if detoxified. The objectives of this research were the chemical characterization of the castor seed pulp, the extraction of the proteins for biodegradable material developing, and the characterization of the solid residue of the extraction process, aiming its use for animal feed. The protein extraction from the castor seed pulp was made through solubilization in alkaline medium. Initially, several parameters (stirring speed, pulp concentration in the extraction solution and extraction temperature) were tested aiming the optimization of the protein extraction yield, using NaOH (pH 9). Subsequently, several experiments were realized to evaluate the effects of pH (8-12) and/or of the type of alkaline agent (NaOH, KOH and CaOH) on the castor seed pulp protein extraction, always at 50 °C, 400rpm stirring speed, and 20 % pulp concentration in the extraction solution. The obtained protein extracts were lyophilized (EPL), and the residues were dehydrated in stove (40 °C/24 h). [...] Ricin was not observed in the residues obtain at pH 12. The results of all the experiments of protein extraction of the castor seed pulp allowed to select the best extraction parameters: temperature = 50 °C, stirring speed = 400rpm, castor seed pulp concentration in the extraction solution = 20 %, pH = 12 and alkaline agent = NaOH. In conclusion, through the alkaline protein extraction process it was possible to achieve a protein concentrate with interesting properties for biodegradable material production (agriculture and biofilms), and of ricinless residues which still have high content of proteins and fiber that can be used for animal feed. (AU)