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Publicação
Production of PEDOT-Coated Scaffolds BY Vapor Phase Polymerization for Neural Regenera-tion
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Orientador(es)
Resumo(s)
The self-limiting properties of neural regeneration impact millions of people as there is no avail-able procedure that allows full nerve recovery after damage, inhibiting complete function restoration and leaving patients with life-long repercussions. It has been thoroughly reported that electrical stimu-lation of nerve cells promotes nerve regeneration. Hence, this thesis work will focus on the development of a biocompatible conductive scaffold for neural regeneration.
Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) is a conductive polymer often used in biomedical applications. In this dissertation, PEDOT was synthetized via vapor phase polymerization (VPP) using Fe(III)Tosylate (FeTos) as oxidant and 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT) monomer. In literature, FeTos stock solutions of 40% w/v in butanol are predominantly used to the best of our knowledge, leaving a significant gap in the understanding of how other solvents affect the properties of PEDOT. Therefore, a plethora of aprotic solvents that dissolve the oxidant were studied.
Polylactic acid (PLA) scaffolds containing oxidant solutions were fabricated via electrospinning and subsequently submitted to VPP, where PEDOT is formed. Scanning Electron Microscopy (SEM) images revealed PEDOT films coating the polymeric fibers. Chemical analysis was performed by Fou-rier Infrared Spectroscopy (FTIR) and confirmed the presence of PEDOT, but also revealed a small index of monomer damage. A 2-probe test estimated the conductivity, and the results were as high as 1.50 x 10-1 S/cm. Regardless of the oxidant solvent, the obtained results fit in the conductivity array of those used in vitro and in vivo procedures. Lastly, in vitro assays were performed to assess cell/scaffold interaction. No cytotoxic effects were observed, and neuritic extensions of differentiated SH-SY5Y cells tend to follow the preferential alignment of the scaffold fibers.
Milhões de pessoas são afetadas devido à limitação inerente à regeneração neuronal, uma vez que não existem procedimentos que permitem uma recuperação completa após danos nervosos, o que impede recuperação total da função e deixa repercussões a longo termo. É extensamente reportado na literatura que o uso de estimulação elétrica de células nervosas promove regeneração de tecido neuronal, assim, esta tese focar-se-á no desenvolvimento de uma scaffold biocompatível condutora para regeneração neuronal. O poli(3,4-etilenodioxitiofeno) (PEDOT) é um polímero condutor frequentemente usado em aplicações biomédicas. Nesta dissertação, foi sintetizado através de polimerização em fase de vapor (VPP), usando Fe(III)Tosilato (FeTos) como oxidante e (3,4-etilenodioxitiofeno) (EDOT) como monómero. Na literatura, o FeTos é, quanto sabemos, predominantemente usado sob a forma de solução alcoólica de 40% m/v em butanol, conduzindo a uma lacuna no conhecimento de como outros solventes poderão influenciar as propriedades do PEDOT. Deste modo, um leque de solventes apróticos que dissolvem o oxidante foram estudados. Scaffolds de ácido poliláctico (PLA) contendo soluções de oxidante foram fabricadas por electrospinning e posteriormente submetidas a VPP, onde o PEDOT é formado. A presença de uma camada de PEDOT nas fibras foi confirmada por microscopia de varrimento de eletrões (SEM). Foi efetuada uma análise química recorrendo à técnica de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) que confirmou a presença de PEDOT mas também algum dano no monómero. A condutividade das scaffolds obtidas nesta dissertação foi medida usando a técnica de duas sondas. Independentemente do solvente utilizado, os resultados enquadram-se naqueles usados para ensaios in vitro e in vivo, 1,50 x 10-1 S/cm foi o valor máximo obtido. Em último lugar, ensaios in vitro foram realizados. Não houve qualquer resposta citotóxica observada e adicionalmente, as extensões neuríticas de células SH-SY5Y diferenciadas tender a seguir a direção preferencial das fibras.
Milhões de pessoas são afetadas devido à limitação inerente à regeneração neuronal, uma vez que não existem procedimentos que permitem uma recuperação completa após danos nervosos, o que impede recuperação total da função e deixa repercussões a longo termo. É extensamente reportado na literatura que o uso de estimulação elétrica de células nervosas promove regeneração de tecido neuronal, assim, esta tese focar-se-á no desenvolvimento de uma scaffold biocompatível condutora para regeneração neuronal. O poli(3,4-etilenodioxitiofeno) (PEDOT) é um polímero condutor frequentemente usado em aplicações biomédicas. Nesta dissertação, foi sintetizado através de polimerização em fase de vapor (VPP), usando Fe(III)Tosilato (FeTos) como oxidante e (3,4-etilenodioxitiofeno) (EDOT) como monómero. Na literatura, o FeTos é, quanto sabemos, predominantemente usado sob a forma de solução alcoólica de 40% m/v em butanol, conduzindo a uma lacuna no conhecimento de como outros solventes poderão influenciar as propriedades do PEDOT. Deste modo, um leque de solventes apróticos que dissolvem o oxidante foram estudados. Scaffolds de ácido poliláctico (PLA) contendo soluções de oxidante foram fabricadas por electrospinning e posteriormente submetidas a VPP, onde o PEDOT é formado. A presença de uma camada de PEDOT nas fibras foi confirmada por microscopia de varrimento de eletrões (SEM). Foi efetuada uma análise química recorrendo à técnica de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) que confirmou a presença de PEDOT mas também algum dano no monómero. A condutividade das scaffolds obtidas nesta dissertação foi medida usando a técnica de duas sondas. Independentemente do solvente utilizado, os resultados enquadram-se naqueles usados para ensaios in vitro e in vivo, 1,50 x 10-1 S/cm foi o valor máximo obtido. Em último lugar, ensaios in vitro foram realizados. Não houve qualquer resposta citotóxica observada e adicionalmente, as extensões neuríticas de células SH-SY5Y diferenciadas tender a seguir a direção preferencial das fibras.
Descrição
Palavras-chave
Neural Regeneration Electrospinning PEDOT Fe(iii) Tosylate Aprotic Solvents VaporPhase Polymerization