Advances in functionalizing fucoidans and alginates (bio)polymers by structural modifications: A review

Resumo

A funcionalidade de biopolímeros por meio de modificação estrutural é uma nova tendência na pesquisa de biopolímeros. Alginatos e fucoidanos são dois dos mais renomados biopolímeros de algas marrons marinhas com inúmeras aplicações potenciais em engenharia e ciência biomédica devido às suas características físico-químicas desejáveis e propriedades biofuncionais. Os alginatos são particularmente atraentes por sua biocompatibilidade e propriedades hidrogelificantes, enquanto os fucoidanos são famosos por sua ampla gama de efeitos bioativos atribuídos à sua substituição por sulfato. Alginatos estruturalmente modificados mostraram propriedades funcionais diferentes de seu estado nativo, o que é adequado para uma variedade de aplicações potenciais em engenharia de tecidos, cicatrização de feridas, administração de medicamentos e como agentes de preenchimento e controle de viscosidade, enquanto propriedades biofuncionais aprimoradas são alcançadas por meio de fucoidanos modificados estruturalmente. A presente revisão inclui uma visão abrangente dos desenvolvimentos recentes em métodos de derivatização de alginatos e fucoidanos, como degradação controlada, reticulação, oxidação, substituição de diferentes grupos funcionais e técnicas de copolimerização. Uma visão geral de suas aplicações potenciais e novas perspectivas para estudos futuros são discutidas como uma visão sobre os desenvolvimentos futuros no campo dos biomateriais marinhos.

Abstract

Functionalizing biopolymers via structural modification is a new trend in biopolymer research. Alginates and fucoidans are two of the most renowned biopolymers from marine brown algae with numerous potential applications in engineering and biomedical science due to their desirable physicochemical characteristics and biofunctional properties. Alginates are particularly attractive for its biocompatibility and hydro jelling properties while fucoidans are famous for its broad range of bioactive effects attributed to their sulfate substitution. Structurally modified alginates have shown functional properties different to their native state which is suitable for a variety of potential applications in tissue engineering, wound healing, drug delivery and as fillers and viscosity controlling agents while enhanced biofunctional properties are achieved via structurally modified fucoidans. The present review encloses a comprehensive overview of recent developments in alginates and fucoidans derivatization methods such as controlled degradation, cross-linking, oxidation, substitution of different functional groups and co-polymerizing techniques. An overview of their potential applications and new perspectives for future studies are discussed as an insight into the future developments in the field of marine biomaterials.