"Bioimpressão 3D: Biotinta de Colágeno Metacrilato, Fibroína da Seda e Argila Montmorilonita para Mimetização de Matriz Óssea"

• Processo: 23/12039-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Biomédica - Engenharia Médica
• Pesquisador responsável: Eliana Aparecida de Rezende Duek
• Beneficiário: Eliana Aparecida de Rezende Duek
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências Médicas e da Saúde (FCMS). Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUC-SP). Sorocaba , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Ariana de Souza Moraes ; Cedric Dicko ; Daniel Komatsu ; Moema de Alencar Hausen
• Assunto(s): Argilas Bioimpressão tridimensional Regeneração óssea Biomateriais poliméricos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: argila | Bioimpressão 3D | Biotinta | Colágeno Metacrilato | fibroína da seda | regeneração óssea | Biomateriais poliméricos

Resumo

Atualmente, a bioimpressão 3D é uma ferramenta importante para a impressão de arcabouços, contribuindo com a área da engenharia tecidual óssea. Esforços têm sido feitos para encontrar materiais com características osteogênicas e com propriedades reológicas afinadas com as características teciduais, a fim de garantir uma estrutura 3D impressa com propriedades miméticas. O colágeno embora com excelente biocompatibilidade possui baixa propriedade mecânica e fidelidade de impressão além de possuir rápida degradação in vivo. Neste fato, incrementar sua propriedade mantendo sua alta viabilidade celular é um desafio. Assim, uma alternativa eficaz na forma de colágeno metacrilato (ColMA), por rápida reticulação ativada por luz UV gera uma biotinta com excelente propriedade mecânica. Biotintas de ColMA apresentam rigidez estrutural ideais para bioimpressão 3D, mas ainda mecanicamente fracos e suscetíveis à rápida degradação enzimática in vivo. Para criar uma solução à esta condição, adicionar a fibroína da seda (FS) vem demonstrando ser um biomaterial promissor para na obtenção de arcabouços impressos 3D, além de terem demonstrado capacidade de osteoindução e tempo de degradação enzimática in vivo longo. Entretanto, ColMA e FS mesmo juntos ainda possuem propriedades mecânicas baixas comparado à matriz óssea original. Além disso, a biotinta à base de ColMA/FS possui baixa viscosidade, influenciando negativamente no processo de impressão 3D. Como estratégia para resolver esses desafios, este projeto propõe adicionar um terceiro elemento de carga inorgânica à mistura de ColMA/FS, a fim de favorecer a criação de elemento mineral semelhante à matriz óssea, onde as funções biológicas e os mecanismos de adesão e proliferação celular são mais efetivos, resultando na melhora do processo osteointegração. Portanto, a biotinta de ColMA/FS associada a argila Montmorilonita (MMT) rica em cálcio intralamelar, além de incrementar a propriedade mecânica do arcabouço impresso 3D (ColMA/FS/MMT), retardar a taxa de degradação in vivo e modular as propriedades reológicas da biotinta, irá principalmente mimetizar uma matriz óssea. Para tal, a biotinta à base de ColMA/FS/MMT será analisada reologicamente para definir a melhor composição para a impressão 3D, os arcabouços serão caracterizados por FTIR e as análise térmicas por TGA e DSC, além de ensaios de degradação. Para identificar seu potencial osteointegrável serão realizadas análises de biocompatibilidade e osteodiferenciação por microscopia confocal e demais ensaios de identificação de marcadores-chave irão fechar e definir seu potencial mimético como uma matriz óssea imatura não lamelar com propriedades osteogênicas. A perspectiva deste trabalho, visa contribuir no desenvolvimento de uma nova biotinta para que tenha potencial de futuro uso clínico como um substituto osteoindutor. (AU)