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Eletrofiação de novos nanobiomateriais funcionais à base de peptídeos e polímeros bottlebrush para engenharia tecidual

Processo: 15/09697-0
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Pesquisa
Vigência (Início): 01 de julho de 2016
Vigência (Término): 30 de junho de 2017
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Anderson de Oliveira Lobo
Beneficiário:Anderson de Oliveira Lobo
Anfitrião: Ali Khademhosseini
Instituição-sede: Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento (IP&D). Universidade do Vale do Paraíba (UNIVAP). São José dos Campos , SP, Brasil
Local de pesquisa : Harvard University, Cambridge, Estados Unidos  
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)   Nanofibras   Peptídeos

Resumo

Esta aplicação para uma bolsa de estágio pesquisa no exterior está diretamente associada a dois outros projetos de pesquisa coordenados pelo proponente, sendo eles: (i) projeto FAPESP-MIT "Novel Nanobiomaterials Based on Tridimensional Peptides with Drug Delivery Properties to Tissue Engineering" (2014/50720-2) e (ii) projeto "Desenvolvimento de novos scaffolds poliméricos por eletrofiação com incorporação de nanotubos alinhados e nanohidroxiapatita para regeneração óssea". Particularmente com esta proposta está sendo buscado estender esta cooperação com a inclusão de novos polímeros que serão desenvolvidos para a liberação controlada de fármacos e peptídeos terapêuticos. Esta nova direção irá expandir significativamente a utilidade do trabalho original, e abri-lo para novas aplicações médicas. Inicialmente, a proposta coordenada pelo proponente a esta bolsa de pesquisa no exterior foi baseada na fabricação de scaffolds de nanofibras de polímeros com nanopartículas incorporadas produzidas por eletrofiação para a regeneração de tecido ósseo. O proponente utilizou nanotubos de carbono verticalmente alinhados, nanotubos de carbono dispersos, nanopartículas de TiO2 e nanohidroxiapatita. Obteve-se nanofibras robustas usando as técnicas de eletrofiação e rotofiação. Além disso, obtiveram-se nanofibras com até 5% (m/v) de nanopartículas incorporadas. Tais resultados foram muito atraentes para a superhidrofilicidade obtida, adesão celular, calcificação de osteoblastos humanos e regeneração em defeitos ósseos de camundongos. No entanto, foram utilizados polímeros sintético e comercial, que impedia o desenvolvimento de novos nanomateriais biomateriais relevantes para a engenharia de tecidos. O grupo do professor Johnson no MIT desenvolvem novas nano-arquiteturas poliméricas utilizando peptídeos com propriedades de entrega de fármacos. Assim, nesta proposta, busca-se associar a expertise dos grupos para desenvolver nanofibras avançadas com nanopartículas e fármacos incorporados utilizando a técnica de eletrofiação com tais propriedades vislumbrando aplicações na engenharia de tecidos. A proposta de estágio pesquisa no exterior será muito interessante para os grupos de pesquisa, porque o Laboratório de Nanotecnologia Biomédica coordenado por este proponente tem experiência na fiação de polímeros usando eletrofiação e rotofiação, o que irá aumentar o programa de pesquisa atual do Dr. Johnson. Salienta-se que a supervisão do Dr. Khademhosseini da universidade de Harvard será essencial devido à sua experiência e estrutura para a fabricação dos nanobiomateriais utilizando impressora 3D e ensaios in vitro dos novos nanobiomateriais produzidos. Além disso, os estudantes de graduação e de doutorado orientado por ambos poderão realizar ensaios biológicos in vitro e in vivo, o que levará a rápida aplicação destes novos materiais que serão desenvolvidos. Com isso, esta proposta apresenta uma tecnologia inovadora para a fabricação de scaffolds de nanofibras. Espera-se desenvolver um novo nanobiomaterial tridimensional com propriedades biomiméticas que melhorem a regeneração do tecido ósseo e reduza o processo de inflamação. Assim, a seguir espera-se que este novo nanomaterial possa: acelerar a regeneração de tecido ósseo, recrute células tronco, reduza o risco de contaminação bacteriana e seja suficientemente de baixo custo para ser transferida a tecnologia para aplicações clínicas na medicina regenerativa. Além disso, espera-se que com o estabelecimento desta proposta de estágio do proponente no exterior possa auxiliar na criação de uma nova linha de pesquisa na Universidade do Vale do Paraíba do Estado de São Paulo, buscando a produção de novos materiais biomiméticos com base nos novos nanobiomateriais à base de peptídeos tridimensionais que se pretende desenvolver a partir desta proposta. Por último, pretende-se envolver alunos de iniciação científica, mestrado e doutorado dos programas de graduação e pós-graduação em química, engenharia química (AU)

Publicações científicas (12)
(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)
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STOCCO, THIAGO D.; BASSOUS, NICOLE J.; ZHAO, SIQI; GRANATO, ALESSANDRO E. C.; WEBSTER, THOMAS J.; LOBO, ANDERSON O. Nanofibrous scaffolds for biomedical applications. NANOSCALE, v. 10, n. 26, p. 12228-12255, JUL 14 2018. Citações Web of Science: 7.
LOBO, ANDERSON OLIVEIRA; AFEWERKI, SAMSON; MACHADO DE PAULA, MIRIAN MICHELE; GHANNADIAN, PARIA; MARCIANO, FERNANDA ROBERTA; ZHANG, YU SHRIKE; WEBSTER, THOMAS JAY; KHADEMHOSSEINI, ALI. Electrospun nanofiber blend with improved mechanical and biological performance. INTERNATIONAL JOURNAL OF NANOMEDICINE, v. 13, p. 7891-7903, 2018. Citações Web of Science: 3.
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SALLES, GEISA NOGUEIRA; DOS SANTOS PEREIRA, FERNANDA APARECIDA; PACHECO-SOARES, CRISTINA; MARCIANO, FERNANDA ROBERTA; HOLSCHER, CHRISTIAN; WEBSTER, THOMAS J.; LOBO, ANDERSON OLIVEIRA. A Novel Bioresorbable Device as a Controlled Release System for Protecting Cells from Oxidative Stress from Alzheimer's Disease. Molecular Neurobiology, v. 54, n. 9, p. 6827-6838, NOV 2017. Citações Web of Science: 3.
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STOCCO, T. D.; RODRIGUES, B. V. M.; MARCIANO, F. R.; LOBO, A. O. Design of a novel electrospinning setup for the fabrication of biomimetic scaffolds for meniscus tissue engineering applications. Materials Letters, v. 196, p. 221-224, JUN 1 2017. Citações Web of Science: 13.
SILVA, EDMUNDO; REIS DE VASCONCELLOS, LUANA MAROTTA; RODRIGUES, BRUNO V. M.; DOS SANTOS, DANILO MARTINS; CAMPANA-FILHO, SERGIO P.; MARCIANO, FERNANDA ROBERTA; WEBSTER, THOMAS J.; LOBO, ANDERSON OLIVEIRA. PDLLA honeycomb-like scaffolds with a high loading of superhydrophilic graphene/multi-walled carbon nanotubes promote osteoblast in vitro functions and guided in vivo bone regeneration. Materials Science & Engineering C-Materials for Biological Applications, v. 73, p. 31-39, APR 1 2017. Citações Web of Science: 12.

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