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Design, avaliação e biofabricação de scaffolds em PLA

Processo: 14/17081-6
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Pesquisa
Vigência (Início): 15 de novembro de 2014
Vigência (Término): 04 de dezembro de 2014
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
Pesquisador responsável:André Luiz Jardini Munhoz
Beneficiário:André Luiz Jardini Munhoz
Anfitrião: Paulo Jorge da Silva Bartolo
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Local de pesquisa : University of Manchester, Inglaterra  
Assunto(s):Biomateriais   Engenharia tecidual

Resumo

A Engenharia de tecidos é um campo multidisciplinar que requer o esforço combinado de biólogos celulares, engenheiros, cientistas de materiais, matemáticos e geneticistas no sentido de desenvolver substitutos biológicos capazes de restaurar, manter ou melhorar a função dos tecidos. Podem ser consideradas duas estratégias fundamentais: estratégia Bottom-up e estratégia Top-down. A estratégia Bottom-up compreende diferentes técnicas capazes de criar tecidos modulares, que são posteriormente assemblados em tecidos de engenharia com características especificas a nível da micro-arquitetura. Os módulos de tecidos podem ser criados através da auto-assemblagem agregacional, microfabricação de hidrogéis com células encapsuladas, produção de camadas celulares ou impressão direta. O principal problema associado a esta estratégia prende-se com o fato de alguns tipos de células serem incapazes de produzir matriz extracelular suficiente (ECM), migrar ou formar junções celulares. A estratégia Top-down também conhecida por estratégia baseada no uso de scaffolds implica a utilização de uma matriz temporária capaz de funcionar como substrato 3D para as células implantadas e suporte físico para a formação de um novo tecido. Esta é a estratégia mais utilizada em engenharia de tecidos e depende fortemente dos materiais e processos de produção utilizados. Do ponto de vista dos materiais, existem quatro classes de biomateriais que têm sido utilizadas na produção de tecidos de engenharia: materiais poliméricos de origem natural, matrizes teciduais acelulares, polímeros sintéticos produzidos a partir de derivados petroquímicos e materiais cerâmicos. Contudo, a tarefa de encontrar um só material capaz de corresponder a todos os requisitos a nível de biocompatibilidade, resistência mecânica, biodegradabilidade, promoção da adesão proliferação e diferenciação celular, revela-se muitas vezes impossível de concretizar. Do ponto de vista da produção, os scaffolds podem ser produzidos através de um vasto leque de técnicas simples, tal como solvent casting, phase separation, foaming e electrospinning. Contudo, cada uma destas técnicas apresenta diversas limitações e que de uma forma geral se resumem na falta de controlo da dimensão dos poros, geometria e distribuição espacial dos poros, para além de não possibilitarem a construção de canais internos no interior dos scaffolds. Apesar da forma e dimensão dos poros poder ser modulada através da variação de alguns parâmetros inerentes a estas técnicas, a organização dos poros resultantes dos scaffolds obtidos e muitas vezes aleatória. Por consequência, os processos de fabricação aditiva (AM), através dos quais objetos físicos são criados a partir de modelos gerados em CAD (Computer Aided Desig) são considerados como alternativas viáveis para a produção de scaffolds para engenharia de tecidos. Estes processos possibilitam um melhor controle a capacidade de definir ativamente a porosidade e interconectividade nos scaffolds. Quando combinadas com dados de imagiologia clínica, estas técnicas de produção podem ser utilizadas para criar estruturas customizadas de acordo com a forma de defeito ou lesão. Contudo, as técnicas de AM disponíveis não permitem obter um ambiente perfeitamente adequado para as células devido a sua incapacidade de fornecer de forma modulada e efetiva sinais químicos, físicos e biológicos. O objetivo deste projeto passa por resolver algumas das limitações mencionadas anteriormente através da exploração de novas estratégias para a produção e um novo sistema de hibrido de biofabricação que permitirá a produção de matrizes 3D com gradientes funcionais e características moduladas. (AU)