Insect chitosan bioinspired approach for haemodialysis treatment

Resumo

A doença renal crónica (CKD) é caracterizada por um declínio contínuo na função renal, muitas vezes persistindo por meses ou mesmo anos. A prevalência da CKD tem vindo a aumentar ao longo dos anos, representando um desafio crescente para a saúde pública, prevendo-se que se torne a quinta principal causa de morte até 2040. Para pacientes com doença renal em fase terminal (ESKD), a terapia de substituição renal (RRT), seja através de diálise (hemodiálise, HD e diálise peritoneal, PD) ou transplante renal, são tratamentos cruciais, mas dispendiosos. No entanto, para alguns pacientes com ESKD pode não ser adequado o transplante devido a contraindicações médicas, tornando a diálise a abordagem apropriada nessas situações. De facto, ambas as modalidades de diálise, HD ou DP, podem oferecer resultados semelhantes a longo prazo. Esta tese apresenta uma exploração inovadora na extração e aplicação de quitosana de inseto (Tenebrio molitor) para fins biomédicos, especificamente visando a HD. Inicialmente, é demonstrado o potencial da quitosana derivada de insetos como uma alternativa sustentável e eficaz às fontes tradicionais (i.e. crustáceos marinhos). Foram desenvolvidos métodos eficientes de extração (num total entre 6 a 12 h), produzindo quitosana com propriedades físicas e químicas comparáveis à quitosana comercial proveniente de crustáceos. Primeiramente, a quitina foi isolada de T. molitor através de desproteinização e desmineralização, com rendimentos de aproximadamente 5%. Posteriormente, obteve-se quitosana a partir da quitina extraída utilizando um processo acelerado, resultando em rendimentos entre 65,0 ± 0,8% e 79,3 ± 0,8%. A caracterização através da espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) confirmou semelhanças estruturais com a quitosana comercial e graus de desacetilação na faixa de 73 - 75%. As propriedades bioativas da quitosana obtido de T. molitor, incluindo atividades antimicrobiana e antioxidante, foram avaliadas. Todos os microrganismos testados (Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Candida albicans, Staphylococcus epidermidis e Pseudomonas aeruginosa) foram inibidos, exibindo concentrações letais mínimas entre 2 e 8 mg/mL, confirmando a atividade antimicrobiana da quitosana extraída. Além disso, a quitosana mostrou atividade antioxidante na faixa de 60 a 65 µmol equivalente Trolox/g, sugerindo o seu potencial para diversas aplicações médicas. Nesta tese foi também desenvolvida uma membrana à base de quitosana (CH – M) especificamente para fins de HD, culminando numa fase de prova de conceito, concentrando-se na avaliação dos parâmetros de permeabilidade de difusão e retenção. As características de permeação da CH – M para ureia e albumina foram estudadas, in vitro, para viabilidade como membranas de HD. A ureia foi permeável para valores superiores a 70% e a albumina retida na totalidade. Esta abordagem abrangente garantiu uma exploração e desenvolvimento de uma solução inovadora e bioinspirada para a HD, com ênfase na sustentabilidade e inovação, embora mais estudos terão de ser efetuados relativamente à biocompatibilidade, tempo de duração de simulação de tratamento, testes de porosidade, permeabilidade e, também, de hemocompatibilidade.

Data de atribuição	21 fev. 2024
Idioma original	English
Instituição de premiação	Universidade Católica Portuguesa
Supervisor	Sandra Borges (Supervisor), Sara Baptista da Silva (Co-Orientador) & Maria Manuela Pintado (Co-Orientador)