Nanofibras produzidos por eletrofiação e rotofiação com nanopartículas de hidroxiapatita e nanotubos de carbono incorporados para verificar sua potencialidade na regeneração óssea

• Processo: 14/16295-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Vigência (Início): 01 de janeiro de 2015
• Vigência (Término): 30 de junho de 2020
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Acordo de Cooperação: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
• Pesquisador responsável: Cristina Pacheco Soares
• Beneficiário: Mirian Michelle Machado de Paula
• Instituição Sede: Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento (IP&D). Universidade do Vale do Paraíba (UNIVAP). São José dos Campos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 11/17877-7 - Desenvolvimento de novos scaffolds poliméricos por eletrofiação com incorporação de nanotubos alinhados e nanohidroxiapatita para regeneração óssea, AP.JP
• Assunto(s): Biomateriais Polímeros (materiais) Regeneração óssea Terapia baseada em transplante de células e tecidos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biomaterial | Hidroxiopatita | Nanotubo de carbono | Polímeros | regeneração óssea | terapia celular | Biomateriais e Materiais biocompatíveis

Resumo

Polímeros biorreabsorvíveis com nanopartículas cerâmicas incorporadas podem ser utilizadas como biomateriais, devido às suas características físico-químicas, versatilidade estrutural, bioatividade e propriedades mecânicas superiores e tem atraído uma atenção significativa para a engenharia de tecido. Recentemente diversas técnicas são utilizadas para a extrusão de polímeros biorreabsorvíveis visando à fabricação nano/micro-fibras na forma de mantas buscando o biomimetismo com a matriz extracelular. Dentre estas estão às técnicas de eletrofiação e mais recentemente a rotofiação. Dentre as nanopartículas cerâmicas encontram-se a nanohidroxiapatita (nHAp) e os nanotubos de carbono (CNT), que apresentam propriedades bioativas, mecânicas e facilidade na incorporação de grupos funcionais que ocasionam respostas fisiológicas à células ósseas e regeneração de tecido in vivo. Recentemente foi patenteado um novo compósito à base de nHAp/CNT pelo Laboratório de Nanotecnologia Biomédica que poderá ser aplicado como biomaterial visando a regeneração de tecido ósseo. Com isso, este projeto apresenta uma nova tecnologia para a fabricação de scaffolds poliméricos biorreabsorvíveis contendo nanopartículas incorporadas pelas técnicas de eletrofiação e rotofiação com a incorporação homogênea de nanopartículas de nHAp/CNT. No entanto para que um novo material possa ser incorporado em aplicações biomédicas, torna-se necessário que seja pesquisada a toxicidade e a biocompatibilidade in vitro e in vivo, onde são avaliados a habilidade e o desempenho do material em meios biológicos. O objetivo deste trabalho será demonstrar qual é a melhor técnica de produção de nano/micro-fibras em mantas com nHAp/CNT incorporados resultam em melhores respostas biológicas in vitro e in vivo. Além de avaliar a biocompatibilidade in vitro e in vivo; e possível sinalização para migração de células-tronco da medula óssea, além do revestimento das superfícies implantáveis com cultivo de células mesenquimais verificando assim qual material pode proporcionar a aceleração do processo regenerativo visando terapia celular. Para as caracterizações morfológicas e estruturais dos scaffolds produzidos serão utilizadas as técnicas de microscopia eletrônica de varredura. Para as caracterizações biológicas serão utilizados ensaios in vitro envolvendo: (I) cultura de células osteoblásticas humanas e de camundongo para análise de osteogênese, migração celular e análise de liberação de citocinas que estão envolvidas com o reparo tecidual, (II) cultura de células tronco mesenquimais sobre as superfícies do material de implante verificando se ocorre uma melhora no processo regenerativo. Para os ensaios in vivo serão realizados defeitos ósseos em camundongos onde serão aplicadas as seguintes metodologias: (I) implantes das nanofibras incorporados com nHAp/CNT; (II) ensaio de migração e recrutamento de células tronco in vivo (III) implantes de nanofibras em cultura de células tronco mesenquimais. Como resultado, estima-se verificar qual é a melhor via de desenvolvimento do biomaterial onde se espera obter um novo material que podem ser usadas como scaffold com capacidade de acelerar o processo de regeneração óssea in vivo. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

MACHADO-PAULA, MIRIAN M.; CORAT, MARCUS A. F.; DE VASCONCELLOS, LUANA M. R.; ARAUJO, JULIANI C. R.; MI, GUJIE; GHANNADIAN, PARIA; TONIATO, TATIANE, V; MARCIANO, FERNANDA R.; WEBSTER, THOMAS J.; LOBO, ANDERSON O.. Rotary Jet-Spun Polycaprolactone/Hydroxyapatite and Carbon Nanotube Scaffolds Seeded with Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells Increase Bone Neoformation. ACS APPLIED BIO MATERIALS, v. 5, n. 3, p. 12-pg., 2022-03-21. (14/16295-2)

MACHADO-PAULA, M. M.; CORAT, M. A. F.; LANCELLOTTI, M.; MI, G.; MARCIANO, F. R.; VEGA, M. L.; HIDALGO, A. A.; WEBSTER, T. J.; LOBO, A. O.. A comparison between electrospinning and rotary-jet spinning to produce PCL fibers with low bacteria colonization. Materials Science & Engineering C-Materials for Biological Applications, v. 111, JUN 2020. (11/20345-7, 15/08523-8, 11/17877-7, 14/50869-6, 14/16295-2, 15/09697-0)

MACHADO DE-PAULA, MIRIAN MICHELLE; AFEWERKI, SAMSON; VIANA, BARTOLOMEU CRUZ; WEBSTER, THOMAS JAY; LOBO, ANDERSON OLIVEIRA; MARCIANO, FERNANDA ROBERTA. Dual effective core-shell electrospun scaffolds: Promoting osteoblast maturation and reducing bacteria activity. Materials Science & Engineering C-Materials for Biological Applications, v. 103, OCT 2019. (14/16295-2)