Influência do envelhecimento biológico experimental de um biomaterial (Ti) na resposta do hospedeiro frente à implantação do biomaterial in vivo e à diferenciação de células tronco (SCAPs) in vitro

Resumo

A integração e manutenção de biomateriais permanentes, tais como dispositivos de Ti (Titânio), depende da sua capacidade de não elicitar uma resposta imune destrutiva e deflagrar um processo de reparo apropriado. Entretanto, as bases moleculares e celulares da interação hospedeiro/biomaterial imediata e tardia são pouco entendidas, mesmo de biomateriais clássicos como o Ti. Neste sentido, nosso grupo de pesquisa tem investigado como a implantação de biomateriais deflagra a resposta do hospedeiro, com foco sobre a liberação e ação de DAMPs (damage-associated molecular patterns) (FAPESP 2014/09590-8). Nossos resultados mais recentes confirmam a liberação de DAMPs frente a implantação de diferentes biomateriais e sua adsorção sobre a superfície do biomaterial, além de um papel significante de tais moléculas na regulação de um processo inflamatório construtivo que positivamente influencia o reparo, o qual inclui a quimioatração e uma suposta ativação de células tronco mesenquimais (MSCs) no sítio de implantação. Todavia, mesmo a implantação de biomateriais ideais podem resultar no insucesso clínico com tempo. Recentes estudos focados no envelhecimento de biomateriais permanentes sugerem que o envelhecimento poderia alterar fatores relacionados ao biomaterial (composição, energia de superfície, rugosidade e topografia; e liberação de alguns componentes e fragmentação) e consequentemente poderiam alterar a interação com células e tecidos do hospedeiro resultando em falhas tardias. Neste contexto, tais alterações poderiam resultar em uma liberação e/ou adsorção diferencial de DAMPs sobre a superfície do biomaterial, que resultaria na modulação desfavorável da resposta das células/tecidos. O presente projeto objetiva estudar a influencia do envelhecimento experimental biológico de um biomaterial (Ti) na resposta do hospedeiro à implantação do biomaterial in vivo e o sobre o padrão de diferenciação de células tronco da papila apical (SCAPs) in vitro. Este projeto será realizado na University of Texas Health Science Center at Houston's School of Dentistry (UTheath), no Houston Center for Biomaterials and Biomimetics (HCBB), o qual possui infra-estrutura apropriada para o envelhecimento de biomateriais e a experiência dos orientadores da UTheath, Dr Silva and Dr. Kasper, na área de cultura de SCAPs e de biomateriais. Em suma, discos de Ti submetidos ao envelhecimento experimental serão implantados no tecido subcutâneo de camundongos C57Bl/6 e avaliados para: (1) dinâmica de adsorção de DAMPs sobre a superfície do Ti envelhecido comparado com uma superfície controle, por meio de ELISA; e (2) resposta inflamatória e regenerativa pós implantação, a ser avaliada por métodos histomorfométricos e moleculares (PCR Array). Considerando os experimentos in vitro, as SCAPS serão cultivadas em meio padrão e/ou meio osteogênico por 2d, 7d, 14d e 28d em diferentes condições: sobre uma superfície de Ti (envelhecida e controle) ou sobre o plástico da placa de cultura (controle negativo); e sobre as respectivas superfícies na presença/ausência de DAMPs (HMGB1 and HSP); então serão avaliadas por meio de ensaios de citotoxicidade multiparamétricos, ELISA (secreção de ALP e OCN), ensaio de vermelho de alizarina e por meio de RealTimePCR para expressão de marcadores de MSCs (Mesenchymal Stem Cell PCR Array, PAHS-082A-QIAGEN) e osteoblastos (Alpl, OCN, e OPN). Ainda, durante o período proposto, parafusos de Ti ( usados pelo grupo no modelo de osseointegração em camundongos) e discos de Ti serão preparados (envelhecidos experimentalmente) no HCBB para análises in vivo (osseointegração) e in vitro (cultura com macrófagos) realizadas futuramente na FOB/USP. Acreditamos que os resultados obtidos no Projeto de doutorado em progresso #2014/09590-8 (papel de DAMPs na modulação da resposta de macrófagos a um biomaterial clássico) integrados com os resultados alcançados neste presente projeto, poderão complementar e fornecer subsídios para pesquisas futuras. (AU)