Biomembrana de quitosana incorporada com peptídeos de pele de Tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus) para tratamento de feridas - desenvolvimento tecnológico e avaliação biológica

Abstract

A pele da tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus) é uma fonte abundante de colágeno, cujos peptídeos apresentam importantes atividades biológicas, incluindo a aceleração do processo cicatricial. Esses peptídeos atuam sobre diversos mecanismos deste processo: a nível celular estimulam a angiogênese, modulam a resposta inflamatória e promovem a quimiotaxia e recrutamento e diferenciação de células essenciais, como fibroblastos; a nível molecular, induzem a expressão de mediadores relacionados à reparação tecidual e proliferação celular, como VEGF, TGF-β, IL-6, CD31 e TNF-α. Com o objetivo de avaliar a eficácia cicatrizante desses peptídeos, foi desenvolvida uma biomembrana composta por quitosana, glicerina e polietilenoglicol 400, incorporada com peptídeos obtidos da pele de tilápia por hidrólise enzimática. Foram avaliadas as concentrações de 600 e 1000 μg/mL destes peptídeos. A quitosana, um polímero natural derivado de crustáceos, foi utilizada como matriz por sua capacidade de promover liberação dos ativos e aumentar a absorção de macromoléculas. Para avaliar o potencial cicatrizante dos peptídeos de pele de tilápia do Nilo (PPTN), obtidos por hidrólise enzimática, foram desenvolvidas biomembranas de quitosana, glicerina e PEG 400, contendo 600 ou 1.000 µg/mL. As formulações foram caracterizadas por ensaios físicoquímicos, mecânicos, morfológicos, FTIR e DRX. A atividade cicatrizante foi avaliada em ratos Wistar com feridas cutâneas de 4 cm², utilizando membranas sem peptídeos e com peptídeos bovinos como controles. Nos dias 7, 14 e 21, foram analisados a retração das feridas, o infiltrado inflamatório, as estruturas vasculares, os fibroblastos, a birrefringência das fibras colágenas e a expressão de TNF-α e IL-6. Foram avaliados os parâmetros inflamatórios, neovascularização, presença de fibroblastos, deposição de colágeno (tipos I e III) e expressão de TNF-α e IL-6. A biomembrana contendo 600 µg/mL de PPTN apresentou maior intumescimento em 24 h (2.250,39 ± 64,98%; p < 0,0001), redução de 33% na permeabilidade ao vapor de água e superfície mais homogênea. Aos 14 dias, as formulações de 600 e 1.000 µg/mL apresentaram perdas de massa de 80,75 ± 8,35% e 78,42 ± 8,76%, respectivamente em relação ao controle (69,96 ± 11,18%). Na avaliação in vivo, observou-se maior recrutamento de neutrófilos no grupo de 600 µg/mL nos dias 7 (p = 0,023) e 14 (p = 0,035), além de maior retração cicatricial nos grupos tratados com PPTN em determinados períodos. A imunohistoquímica revelou maior expressão de TNF-α (17,33 ± 2,61%) e IL-6 (13,98 ± 1,09%) no grupo de 600 µg/mL no dia 7, com redução no dia 14 (11,95 ± 0,66% e 7,62 ± 0,43%, respectivamente), evidenciando alterações temporais na resposta inflamatória associadas ao processo cicatricial.Dessa maneira a biomembrana contendo 600 μg/mL de PPTN (G2) apresentou o perfil mais equilibrado entre ativação inflamatória e regeneração tecidual, evidenciando efeito dose-dependente e potencial aplicação como biomaterial promotor da cicatrização, sendo uma alternativa promissora para o desenvolvimento de novas formulações cicatrizantes.

Nile tilapia (Oreochromis niloticus) skin is an abundant source of collagen-derived peptides with potential biological activities associated with wound healing. Previous studies have suggested that these peptides may influence inflammatory responses, angiogenesis, fibroblast activity, and the expression of mediators involved in tissue repair, including VEGF, TGF-β, IL6, CD31, and TNF-α. This study aimed to evaluate wound-healing potential of Nile tilapia skin peptides (NTSP) obtained by enzymatic hydrolysis and incorporated into chitosan-based membranes containing glycerol and polyethylene glycol 400 (PEG 400), at concentrations of 600 and 1,000 µg/mL. Membranes were characterized using physicochemical, mechanical, and morphological analyses, fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and X-ray diffraction (XRD). Wound-healing activity was evaluated in Wistar rats with 4 cm² excisional skin wounds, using peptide free membranes as negative control and bovine skin peptide loaded membranes as positive control. Wound contraction, inflammatory cell infiltration, vascular structures, fibroblasts, collagen fiber birefringence, and TNF-α and IL-6 immunoexpression were assessed on days 7, 14, and 21. Membrane containing 600 µg/mL NTSP exhibited greater swelling after 24 h (2,250.39 ± 64.98%; p < 0.0001), a 33% reduction in water vapor permeability, and a more homogeneous surface morphology. After 14 days, membranes containing 600 and 1,000 µg/mL NTSP showed mass losses of 80.75 ± 8.35% and 78.42 ± 8.76%, respectively, compared with 69.96 ± 11.18% in control group, in vivo, 600 µg/mL group exhibited increased neutrophil recruitment on days 7 (p = 0.023) and 14 (p = 0.035), while greater wound contraction was observed in NTSP-treated groups at specific evaluation times. Immunohistochemical analysis revealed higher TNF-α (17.33 ± 2.61%) and IL-6 (13.98 ± 1.09%) expression in the 600 µg/mL group on day 7, followed by reductions on day 14 (11.95 ± 0.66% and 7.62 ± 0.43%, respectively), indicating temporal changes in the inflammatory response associated with wound healing. Overall, membrane containing 600 µg/mL NTSP exhibited favorable physicochemical characteristics and a distinct inflammatory response profile associated with tissue repair. These findings support potential of NTSP-loaded chitosan membranes as promising biomaterials for wound management, although further studies are required to clarify their mechanisms of action, safety, and clinical applicability.