Poultry by-products as source of collagen, nanokeratin and bioapatite for biomedical use
| Autor: | Francisco Fábio Pereira de Souza, André Luis Coelho da Silva, Igor Iuco Castro-Silva, Men de Sá Moreira de Souza-Filho, Fabio Lima Cavalcante |
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| Přispěvatelé: | FRANCISCO FÁBIO PEREIRA DE SOUZA, Departamento de Engenharia de Pesca, Programa de Pós-graduação em Biotecnologia de Recursos Naturais, Universidade Federal do Ceará, FABIO LIMA CAVALCANTE, Departamento de Físico-Química e Analítica, Programa de Pós-graduação em Química, Universidade Federal do Ceará, IGOR IUCO CASTRO-SILVA, Laboratório de Biomateriais, Programa de Pós-graduação em Biotecnologia, Universidade Federal do Ceará, ANDRÉ LUIS COELHO DA SILVA, Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular, Universidade Federal do Ceará, MEN DE SA MOREIRA DE SOUZA FILHO, CNPAT. |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2021 |
| Předmět: |
Biocompatibility
Agriculture (General) Soil Science Horticulture Biodegradation Grafting Microstructure Durapatita S1-972 chemistry.chemical_compound Crystallinity Durapatite Queratinas chemistry Amide Materiais biocompatíveis Keratins Fourier transform infrared spectroscopy Biocompatible materials Agronomy and Crop Science Type I collagen Teste de materiais Nuclear chemistry Materials testing |
| Zdroj: | Repositório Institucional da EMBRAPA (Repository Open Access to Scientific Information from EMBRAPA-Alice) Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) instacron:EMBRAPA Revista Ciência Agronômica, Vol 52, Iss 4 (2021) Revista Ciência Agronômica v.52 n.4 2021 Revista ciência agronômica Universidade Federal do Ceará (UFC) instacron:UFC Revista Ciência Agronômica, Volume: 52, Issue: 4, Article number: e20207565, Published: 27 SEP 2021 |
| Popis: | Xenogeneic sources are attractive for the development of natural and sustainable biomaterials. The objective of this study was to extract and perform the physicochemical and biological characterization of poultry collagen (G1), nanokeratin (G2) and bioapatite (G3). The test materials were analyzed through SEM, FTIR, TGA, EDS and DRX. The in vivo biocompatibility and biodegradation of the materials were analyzed histopathologically in mice at 1, 3 and 9 weeks post-subcutaneous grafting compared to positive (collagen or commercial bone) and negative (no graft) controls. The obtained data was submitted to intergroup statistical analysis using the ANOVA method with the Tukey-Kramer post-hoc test, and differences were considered significant for p < 0.05. G1 had an irregular filamentous microstructure typical of type I collagen, a band spectrum of amide A, I, II and III, common to proteins and compatible with triple helix maintenance, and mass loss after 40.5 °C. G2 had blades of various sizes with rough surface, with bands of amide I, II and reduced amide A and mass loss after 50 °C. G3 presented as white powder, free of organic matter, Ca/P ratio of 1.54, bands of type A and B carbonate substitution, high crystallinity and mass loss after 150 °C. All groups exhibited biocompatibility, with a non-irritating pattern in G1 and slight irritation in G2 and G3, while biodegradation was complete in G1 and G2 and partial in G3. The observed biomimicry, biocompatibility and biodegradation suggest the potential of poultry collagen and nanokeratin as hemostatic agents and bioapatite for bone grafting, requiring future orthotopic efficacy studies. RESUMO Fontes xenógenas são atrativas para o desenvolvimento de biomateriais naturais e sustentáveis. Este estudo objetivou a extração e a caracterização físico-química e biológica de colágeno (G1), nanoqueratina (G2) e bioapatita (G3) avícolas. Os materiais-teste foram analisados por MEV, FTIR, TGA, EDS e DRX. Biocompatibilidade e biodegradação in vivo dos materiais foram analisadas histopatologicamente em camundongos em 1, 3 e 9 semanas pós-enxertia subcutânea em comparação aos controles positivos (colágeno ou osso comercial) e negativo (sem enxerto). Os dados obtidos foram submetidos à análise estatística intergrupos pelo método de ANOVA com pós-teste de Tukey-Kramer, sendo consideradas diferenças significativas se p < 0,05. G1 apresentou microestrutura filamentosa irregular típica do colágeno tipo I, espectro de bandas de amidas A, I, II e III comuns a proteínas e compatíveis com manutenção da tripla hélice e perda de massa a partir de 40,5 °C. G2 apresentou lâminas de diversos tamanhos com superfície rugosa, com bandas de amida I, II e reduzida amida A e perda de massa a partir de 50 °C. G3 apresentou pó branco, livres de matéria orgânica, relação Ca/P de 1,54, bandas de substituição por carbonato tipo A e B, alta cristalinidade e perda de massa a partir de 150 °C. Todos os grupos exibiram biocompatibilidade, com padrão não irritante em G1 e pouco irritante em G2 e G3, enquanto a biodegradação foi total em G1 e G2 e parcial em G3. Biomimetismo, biocompatibilidade e biodegradação observados indicam potencial de colágeno e nanoqueratina avícolas para agentes hemostáticos e de bioapatita para enxerto ósseo, sendo necessários futuros estudos ortotópicos de eficácia. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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