Extração, caracterização e fotorreticulação do colágeno da pele de tilápia visando aplicação em engenharia tecidual
| Ano de defesa: | 2025 |
|---|---|
| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de São Carlos
Câmpus Sorocaba |
| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-So
|
| Departamento: |
Não Informado pela instituição
|
| País: |
Não Informado pela instituição
|
| Palavras-chave em Português: | |
| Palavras-chave em Inglês: | |
| Área do conhecimento CNPq: | |
| Link de acesso: | https://hdl.handle.net/20.500.14289/22237 |
Resumo: | Collagen, the main structural protein of the extracellular matrix in vertebrates, accounts for over 25% of total human body proteins. Its molecular organization into triple-helical polypeptide chains provides mechanical strength, biochemical stability, and the ability to stimulate cell proliferation. Due to these properties, collagen has strategic applications in biomedical, tissue engineering, food, and pharmaceutical industries. Traditionally sourced from bovine and porcine tissues, its extraction faces sanitary challenges and religious restrictions, driving the search for sustainable alternatives. In this context, aquatic-derived collagen emerges as a promising option, not only due to its abundance and low zoonotic risk but also because it utilizes aquaculture byproducts—which contain 50–70% collagen—adding economic value and reducing import dependency. Acid solubilization is widely employed for extraction as it preserves the protein’s native structure. However, pure collagen exhibits limitations in mechanical properties, requiring modifications such as crosslinking to expand its biomedical use. This study investigated riboflavin (vitamin B₂)-mediated photocrosslinking, a method that uses blue LED light to form hydrogels with poorly explored physicochemical properties. Collagen was extracted from tilapia skin (Oreochromis niloticus) and characterized by sodium dodecyl sulfate–polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE), scanning electron microscopy (SEM), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and ¹³C nuclear magnetic resonance (¹³C NMR). Hydrogels were then synthesized with riboflavin (0.1% and 1.0%) and irradiated for 5, 10, 20 and 30 minutes. Thermogravimetric analysis (TGA) revealed higher thermal stability in hydrogels with prolonged crosslinking times, while swelling assays indicated lower water absorption and higher crosslinking density at increased riboflavin concentrations and longer light exposure. The denaturation temperature of crosslinked collagen (45°C) exceeded that of native collagen (37°C), and cytotoxicity tests confirmed its biocompatibility. These results demonstrate that photocrosslinked tilapia-derived collagen exhibits suitable properties for tissue engineering applications, positioning it as a viable and sustainable alternative to conventional collagens. |
| id |
SCAR_30f7276d7fd145ccd73c89c1349beddb |
|---|---|
| oai_identifier_str |
oai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/22237 |
| network_acronym_str |
SCAR |
| network_name_str |
Repositório Institucional da UFSCAR |
| repository_id_str |
|
| spelling |
Moraes, Juliana Rafael deDuek, Eliana Aparecida de Rezendehttp://lattes.cnpq.br/4147198882685212Komatsu, Danielhttp://lattes.cnpq.br/2620060426867863http://lattes.cnpq.br/21611306773186972025-06-23T23:08:42Z2025-02-28MORAES, Juliana Rafael de. Extração, caracterização e fotorreticulação do colágeno da pele de tilápia visando aplicação em engenharia tecidual. 2025. Dissertação (Mestrado em Ciência dos Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22237.https://hdl.handle.net/20.500.14289/22237Collagen, the main structural protein of the extracellular matrix in vertebrates, accounts for over 25% of total human body proteins. Its molecular organization into triple-helical polypeptide chains provides mechanical strength, biochemical stability, and the ability to stimulate cell proliferation. Due to these properties, collagen has strategic applications in biomedical, tissue engineering, food, and pharmaceutical industries. Traditionally sourced from bovine and porcine tissues, its extraction faces sanitary challenges and religious restrictions, driving the search for sustainable alternatives. In this context, aquatic-derived collagen emerges as a promising option, not only due to its abundance and low zoonotic risk but also because it utilizes aquaculture byproducts—which contain 50–70% collagen—adding economic value and reducing import dependency. Acid solubilization is widely employed for extraction as it preserves the protein’s native structure. However, pure collagen exhibits limitations in mechanical properties, requiring modifications such as crosslinking to expand its biomedical use. This study investigated riboflavin (vitamin B₂)-mediated photocrosslinking, a method that uses blue LED light to form hydrogels with poorly explored physicochemical properties. Collagen was extracted from tilapia skin (Oreochromis niloticus) and characterized by sodium dodecyl sulfate–polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE), scanning electron microscopy (SEM), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and ¹³C nuclear magnetic resonance (¹³C NMR). Hydrogels were then synthesized with riboflavin (0.1% and 1.0%) and irradiated for 5, 10, 20 and 30 minutes. Thermogravimetric analysis (TGA) revealed higher thermal stability in hydrogels with prolonged crosslinking times, while swelling assays indicated lower water absorption and higher crosslinking density at increased riboflavin concentrations and longer light exposure. The denaturation temperature of crosslinked collagen (45°C) exceeded that of native collagen (37°C), and cytotoxicity tests confirmed its biocompatibility. These results demonstrate that photocrosslinked tilapia-derived collagen exhibits suitable properties for tissue engineering applications, positioning it as a viable and sustainable alternative to conventional collagens.O colágeno, principal proteína estrutural da matriz extracelular de vertebrados, constitui mais de 25% das proteínas do corpo humano. Sua organização molecular em três cadeias polipeptídicas helicoidais confere resistência mecânica, estabilidade bioquímica e capacidade de estimular a proliferação celular. Devido a essas propriedades, o colágeno tem aplicações estratégicas em setores como biomedicina, engenharia tecidual, indústria alimentícia e farmacêutica. Tradicionalmente obtido de fontes bovinas e suínas, sua extração enfrenta desafios sanitários e restrições religiosas, motivando a busca por alternativas sustentáveis. Nesse contexto, o colágeno de origem aquática surge como uma opção promissora, não apenas por sua abundância e baixo risco zoonótico, mas também por aproveitar resíduos da aquicultura – que contêm entre 50% e 70% de colágeno, agregando valor econômico e reduzindo a dependência de importações. A extração por solubilização ácida é amplamente empregada por preservar a estrutura nativa da proteína. No entanto, o colágeno puro apresenta limitações em suas propriedades mecânicas, exigindo modificações como a reticulação para ampliar seu uso biomédico. Neste estudo, investigou-se a fotorreticulação mediada por riboflavina (vitamina B₂), um método que utiliza luz LED azul para formar hidrogéis com propriedades físico-químicas ainda pouco exploradas. O colágeno foi extraído da pele de tilápia (Oreochromis niloticus), submetido a caracterização por eletroforese (SDS-PAGE), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e ressonância magnética nuclear de ¹³C (RMN ¹³C). Posteriormente, hidrogéis foram sintetizados com riboflavina (0,1% e 1,0%) e irradiados por 5, 10, 20 e 30 minutos. As análises termogravimétricas (TGA) revelaram maior estabilidade térmica nos hidrogéis com tempos prolongados de reticulação, enquanto ensaios de intumescimento indicaram menor absorção hídrica e maior densidade de reticulação em de 1,0% de riboflavina e maior tempo de exposição à luz. A temperatura de desnaturação do colágeno reticulado (45°C) superou a do nativo (37°C), e testes de citotoxicidade em linhagens celulares confirmaram sua biocompatibilidade. Os resultados demonstram que o colágeno derivado de tilápia, quando fotorreticulado, apresenta características adequadas para aplicações em engenharia tecidual, destacando-se como uma alternativa viável e sustentável aos colágenos convencionais.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)88887.840096/2023-00porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus SorocabaPrograma de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-SoUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessBiomateriaisTilápiaColágenoRiboflavinaCollagenTilapiaBiomaterialsRiboflavinENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::ENGENHARIA MEDICA::BIOMATERIAIS E MATERIAIS BIOCOMPATIVEISExtração, caracterização e fotorreticulação do colágeno da pele de tilápia visando aplicação em engenharia tecidualExtraction, characterization, and photoreticulation of tilapia skin collagen for tissue engineering applicationsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALArquivo_Dissertação Mestrado_Juliana_Moraes.pdfArquivo_Dissertação Mestrado_Juliana_Moraes.pdfapplication/pdf1790503https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/87b2cd49-d376-4c03-a341-4f984716bf31/download555c28c7e3458ebeae26daa2346cc384MD52trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8905https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/2199794a-fb8e-48a7-af82-3c3797f2f64c/download57e258e544f104f04afb1d5e5b4e53c0MD53falseAnonymousREADTEXTArquivo_Dissertação Mestrado_Juliana_Moraes.pdf.txtArquivo_Dissertação Mestrado_Juliana_Moraes.pdf.txtExtracted texttext/plain103600https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/2daf70c8-e792-4683-bc9b-fa20619235b4/download7eb444104c7d89f7a26c43e1167ae78fMD54falseAnonymousREADTHUMBNAILArquivo_Dissertação Mestrado_Juliana_Moraes.pdf.jpgArquivo_Dissertação Mestrado_Juliana_Moraes.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg4003https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/313eefb2-a973-45f5-971c-f372d9c0f699/downloade8271b03b60d1fd4fd90a1a07a363eceMD55falseAnonymousREAD20.500.14289/222372025-06-24 00:02:31.45http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/22237https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-06-24T03:02:31Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
| dc.title.por.fl_str_mv |
Extração, caracterização e fotorreticulação do colágeno da pele de tilápia visando aplicação em engenharia tecidual |
| dc.title.alternative.eng.fl_str_mv |
Extraction, characterization, and photoreticulation of tilapia skin collagen for tissue engineering applications |
| title |
Extração, caracterização e fotorreticulação do colágeno da pele de tilápia visando aplicação em engenharia tecidual |
| spellingShingle |
Extração, caracterização e fotorreticulação do colágeno da pele de tilápia visando aplicação em engenharia tecidual Moraes, Juliana Rafael de Biomateriais Tilápia Colágeno Riboflavina Collagen Tilapia Biomaterials Riboflavin ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::ENGENHARIA MEDICA::BIOMATERIAIS E MATERIAIS BIOCOMPATIVEIS |
| title_short |
Extração, caracterização e fotorreticulação do colágeno da pele de tilápia visando aplicação em engenharia tecidual |
| title_full |
Extração, caracterização e fotorreticulação do colágeno da pele de tilápia visando aplicação em engenharia tecidual |
| title_fullStr |
Extração, caracterização e fotorreticulação do colágeno da pele de tilápia visando aplicação em engenharia tecidual |
| title_full_unstemmed |
Extração, caracterização e fotorreticulação do colágeno da pele de tilápia visando aplicação em engenharia tecidual |
| title_sort |
Extração, caracterização e fotorreticulação do colágeno da pele de tilápia visando aplicação em engenharia tecidual |
| author |
Moraes, Juliana Rafael de |
| author_facet |
Moraes, Juliana Rafael de |
| author_role |
author |
| dc.contributor.authorlattes.none.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/2161130677318697 |
| dc.contributor.author.fl_str_mv |
Moraes, Juliana Rafael de |
| dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
Duek, Eliana Aparecida de Rezende |
| dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/4147198882685212 |
| dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv |
Komatsu, Daniel |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/2620060426867863 |
| contributor_str_mv |
Duek, Eliana Aparecida de Rezende Komatsu, Daniel |
| dc.subject.por.fl_str_mv |
Biomateriais Tilápia Colágeno Riboflavina |
| topic |
Biomateriais Tilápia Colágeno Riboflavina Collagen Tilapia Biomaterials Riboflavin ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::ENGENHARIA MEDICA::BIOMATERIAIS E MATERIAIS BIOCOMPATIVEIS |
| dc.subject.eng.fl_str_mv |
Collagen Tilapia Biomaterials Riboflavin |
| dc.subject.cnpq.fl_str_mv |
ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::ENGENHARIA MEDICA::BIOMATERIAIS E MATERIAIS BIOCOMPATIVEIS |
| description |
Collagen, the main structural protein of the extracellular matrix in vertebrates, accounts for over 25% of total human body proteins. Its molecular organization into triple-helical polypeptide chains provides mechanical strength, biochemical stability, and the ability to stimulate cell proliferation. Due to these properties, collagen has strategic applications in biomedical, tissue engineering, food, and pharmaceutical industries. Traditionally sourced from bovine and porcine tissues, its extraction faces sanitary challenges and religious restrictions, driving the search for sustainable alternatives. In this context, aquatic-derived collagen emerges as a promising option, not only due to its abundance and low zoonotic risk but also because it utilizes aquaculture byproducts—which contain 50–70% collagen—adding economic value and reducing import dependency. Acid solubilization is widely employed for extraction as it preserves the protein’s native structure. However, pure collagen exhibits limitations in mechanical properties, requiring modifications such as crosslinking to expand its biomedical use. This study investigated riboflavin (vitamin B₂)-mediated photocrosslinking, a method that uses blue LED light to form hydrogels with poorly explored physicochemical properties. Collagen was extracted from tilapia skin (Oreochromis niloticus) and characterized by sodium dodecyl sulfate–polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE), scanning electron microscopy (SEM), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and ¹³C nuclear magnetic resonance (¹³C NMR). Hydrogels were then synthesized with riboflavin (0.1% and 1.0%) and irradiated for 5, 10, 20 and 30 minutes. Thermogravimetric analysis (TGA) revealed higher thermal stability in hydrogels with prolonged crosslinking times, while swelling assays indicated lower water absorption and higher crosslinking density at increased riboflavin concentrations and longer light exposure. The denaturation temperature of crosslinked collagen (45°C) exceeded that of native collagen (37°C), and cytotoxicity tests confirmed its biocompatibility. These results demonstrate that photocrosslinked tilapia-derived collagen exhibits suitable properties for tissue engineering applications, positioning it as a viable and sustainable alternative to conventional collagens. |
| publishDate |
2025 |
| dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2025-06-23T23:08:42Z |
| dc.date.issued.fl_str_mv |
2025-02-28 |
| dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| format |
masterThesis |
| status_str |
publishedVersion |
| dc.identifier.citation.fl_str_mv |
MORAES, Juliana Rafael de. Extração, caracterização e fotorreticulação do colágeno da pele de tilápia visando aplicação em engenharia tecidual. 2025. Dissertação (Mestrado em Ciência dos Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22237. |
| dc.identifier.uri.fl_str_mv |
https://hdl.handle.net/20.500.14289/22237 |
| identifier_str_mv |
MORAES, Juliana Rafael de. Extração, caracterização e fotorreticulação do colágeno da pele de tilápia visando aplicação em engenharia tecidual. 2025. Dissertação (Mestrado em Ciência dos Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22237. |
| url |
https://hdl.handle.net/20.500.14289/22237 |
| dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
| language |
por |
| dc.rights.driver.fl_str_mv |
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ info:eu-repo/semantics/openAccess |
| rights_invalid_str_mv |
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ |
| eu_rights_str_mv |
openAccess |
| dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de São Carlos Câmpus Sorocaba |
| dc.publisher.program.fl_str_mv |
Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-So |
| dc.publisher.initials.fl_str_mv |
UFSCar |
| publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de São Carlos Câmpus Sorocaba |
| dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da UFSCAR instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR) instacron:UFSCAR |
| instname_str |
Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR) |
| instacron_str |
UFSCAR |
| institution |
UFSCAR |
| reponame_str |
Repositório Institucional da UFSCAR |
| collection |
Repositório Institucional da UFSCAR |
| bitstream.url.fl_str_mv |
https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/87b2cd49-d376-4c03-a341-4f984716bf31/download https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/2199794a-fb8e-48a7-af82-3c3797f2f64c/download https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/2daf70c8-e792-4683-bc9b-fa20619235b4/download https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/313eefb2-a973-45f5-971c-f372d9c0f699/download |
| bitstream.checksum.fl_str_mv |
555c28c7e3458ebeae26daa2346cc384 57e258e544f104f04afb1d5e5b4e53c0 7eb444104c7d89f7a26c43e1167ae78f e8271b03b60d1fd4fd90a1a07a363ece |
| bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 MD5 MD5 |
| repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR) |
| repository.mail.fl_str_mv |
repositorio.sibi@ufscar.br |
| _version_ |
1851688861020717056 |