Hidrogéis e liberaçao controlada de DMP1: uma estratégia para melhorar os procedimentos de reconstruções ósseas. Um estudo in vivo em ratas osteoporóticas

• Processo: 25/02133-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2027
• Área do conhecimento: Ciências da Saúde - Odontologia - Cirurgia Buco-maxilo-facial
• Pesquisador responsável: Roberta Okamoto
• Beneficiário: Roberta Okamoto
• Pesquisador Responsável no exterior: ANNE GEORGE
• Instituição Parceira no exterior: University of Illinois at Chicago (UIC), Estados Unidos
• Instituição Sede: Faculdade de Odontologia (FOA). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araçatuba. Araçatuba , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Karina Midori Mori Carneiro
• Assunto(s): Hidrogéis Osteoporose Regeneração óssea
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Hidrogéis | osteoporose | regeneração óssea | sistema de liberação de medicamentos | Cirurgia Buco-Maxilo-Facial

Resumo

O aumento da longevidade da população leva ao aumento da prevalência de doenças metabólicas, incluindo a osteoporose, ao mesmo tempo que provoca um aumento na procura de reabilitação oral envolvendo implantes osseointegrados. É importante ressaltar que essas reabilitações, em muitos casos, necessitam de procedimentos reconstrutivos ósseos. A condição sistêmica do paciente é um dos fatores que precisa ser considerado no processo de reconstrução óssea; e a osteoporose é uma das condições que podem prejudicá-los. Considerada um problema de saúde pública em mulheres na pós-menopausa devido à depleção da produção de estrogênio, a osteoporose é caracterizada pela diminuição da massa óssea e desequilíbrio do metabolismo ósseo, o que pode comprometer o sucesso da reabilitação envolvendo implantes osseointegrados. Neste contexto, a funcionalização de biomateriais com moléculas bioativas é uma estratégia que pode melhorar os procedimentos de reconstrução óssea em pacientes com envolvimento tecidual. Assim, este estudo tem como objetivo investigar o impacto da liberação local da proteína DMP1 utilizando dois hidrogéis diferentes em defeitos críticos da calvária de ratos osteoporóticos. Faremos uma abordagem metodológica interdisciplinar para este desafio utilizando um modelo de rato osteoporótico, criado por cirurgia de ovariectomia bilateral (OVX), predisposto à osteoporose. Primeiramente será realizada a etapa in vitro do estudo, na qual, após a funcionalização dos hidrogéis de DNA e GelMa com DMP1, será realizado cultivo celular para determinação da viabilidade celular, teste de micronúcleo e atividade de fosfatase alcalina, além do estudo de UV/VIS para determinação da taxa de liberação de DMP1. Posteriormente, num segundo estudo, será realizada a caracterização in vivo. Para tanto, será investigado inicialmente o impacto dos hidrogéis funcionalizados com DMP1 na produção de colágeno e seu potencial inflamatório. Para isso serão utilizados 4 grupos experimentais compostos por ratos fisiológicos normais (SHAM), que terão hidrogéis de DNA ou GelMa, funcionalizados com ou sem DMP1, implantados no subcutâneo dorsal. (SC) região (I) SC SHAM GelMa; (II) SC SHAM GelMa + DMP1; (III) SC SHAM DNA e (IV) SC SHAM DNA + DMP1.Os animais serão eutanasiados aos 3, 7 e 10 dias de pós-operatório. Serão realizadas análises histológicas (coloração com hematoxilina e eosina e picrosirius red) e imunohistoquímica (RUNX2, ALP, OPN, OCN, TRAP, OPG e RANKL). Posteriormente, será investigado o impacto da liberação local de DMP1 através de diferentes hidrogéis em defeitos críticos da calvária (CA) em ratos osteoporóticos. Para este estudo, oito grupos experimentais, osteoporóticos (OVX) ou controle (SHAM), receberão hidrogéis GelMa ou DNA, funcionalizados com ou sem DMP1: (V) CA SHAM GelMa; (VI) CA SHAM GelMa+DMP1; (VII) DNA CA SHAM (VIII); CA SHAM DNA + DMP1; (IX) CA OVX GelMa; (X) CA OVX GelMa + DMP1; (XI) DNA de CA OVX e (XII) DNA de CA OVX + DMP1.Os animais serão eutanasiados aos 10, 28 e 60 dias de pós-operatório. Caracterizaremos a resposta estrutural, celular e molecular utilizando uma combinação multimodal de exames histológicos (coloração com hematoxilina e eosina e picrosirius red) e imuno-histoquímicos - RUNX2, ALP, OPN, OCN, TRAP, OPG e RANKL (10, 28 e 60 dias), microtomografia computadorizada (micro-CT - BV. TV, Tb.Th, Tb.N, Tb.Sp, Po.tot e I.S) (28 e 60 dias), marcação com fluorocromo para aposição óssea - aposição mineral, superfície de mineralização ativa e dinâmica óssea (28 dias) e reação em cadeia da polimerase em tempo real (RT-PCR - RUNX2, ALP, iBSP, OCN, TRAP, OPG e RANKL) para identificação de expressão gênica (10 dias).Este estudo terá grande impacto no entendimento atual de como a DMP1, proteína responsável por iniciar a nucleação da hidroxiapatita in vivo e iniciar o processo de biomineralização, impactaria a reconstrução óssea diante da osteoporose, visto que, até o momento, nunca foi aplicada in vitro ou in vivo. (AU)