Desenvolvimento e avaliação da interação celular de scaffolds impressos em 3D para reconstrução óssea

• Processo: 19/23027-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2020
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2021
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Luiz Henrique Capparelli Mattoso
• Beneficiário: Marcela Piassi Bernardo
• Supervisor: Martin Zenke
• Instituição Sede: Embrapa Instrumentação Agropecuária. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA). Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Brasil). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Uniklinik RWTH Aachen, Alemanha
• Vinculado à bolsa: 18/07860-9 - Desenvolvimento de filamentos nanocompósitos poliméricos com propriedades anti-inflamatórias para impressão 3D como substituintes ósseos, BP.PD
• Assunto(s): Calcificação fisiológica Diferenciação celular Biomateriais Comunicação celular Células dendríticas Nanocompósitos Tecidos suporte
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biomateriais | células dendríticas | diferenciação celular | interação celular | mineralização óssea | Suportes impressos em 3D | nanocompósitos poliméricos

Resumo

Devido ao crescente de casos de lesões ósseas em todo o mundo, há maior exigência de procedimentos cirúrgicos eficazes. Biomateriais nanocompósitos são materiais promissores para a engenharia de tecidos ósseos devido à possibilidade de combinar as propriedades da matriz polimérica e a carga inorgânica para obter material com propriedades de biocompatibilidade, bioabsorção e resistência mecânica para aplicação como substituintes ósseos. As técnicas de prototipagem rápida (impressão 3D) tornaram-se populares, possibilitando fabricar estruturas de implantes ósseos com formas complexas em uma escala adequada. Uma das principais técnicas com equipamentos já disponíveis no mercado é baseada na fusão de polímeros, especificamente, a impressão 3D por deposição modelada de filamentos fundidos (FDM). No entanto, os filamentos poliméricos puros são limitados devido à falta de propriedades funcionais e biológicas. Os filamentos de nanocompósitos (poli (ácido lático) -PLA e hidroxiapatita) foram desenvolvidos para impressoras 3D por FDM. As propriedades físico-químicas, morfológicas e mecânicas já foram estudadas para os scaffolds desenvolvidos neste projeto. Porém para o sucesso completo deste trabalho, é necessário estudo completo das interações entre os scaffolds e células, como por exemplo: reações das células do sistema imunológico; indução da diferenciação de células-tronco mesenquimais (MSC) em osteoblastos, além dos ensaios de biocompatibilidade e citotoxicidade. A composição do material do scaffolds pode influenciar significativamente nos comportamentos celulares e na eficácia do implante ósseo. Para entender a interação celular com os scaffolds impressos em 3D, este projeto será centrado (i) na derivação de células-tronco mesenquimais funcionalmente homogêneas (CTM) de células-tronco pluripotentes humanas (células iPS) e na análise de seu potencial de diferenciação osteogênica e (ii) a resposta imune das células dendríticas ao scaffold impresso em 3D. O uso de células iPS estabelecerá a base para tratamento personalizado de defeitos ósseos, por exemplo, após acidentes ou outras lesões, trauma, infecções e ressecção de tumores. Este estudo será baseado em citometria de fluxo, microscopia confocal de varredura a laser (CLSM), imagens de células vivas, microscopia de fluorescência de reflexão interna total (TIRF) e RT-PCR. Será aproveitado ao máximo a experiência do grupo de Prof. M. Zenke e Dr. A. Sechi, do Instituto de Engenharia Biomédica da Universidade RWTH Aachen, Alemanha, que é um grupo de referência para estudos sobre interações de biomateriais e células. (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)

BERNARDO, MARCELA P.; DA SILVA, BRUNA C. R.; HAMOUDA, I, AHMED E.; DE TOLEDO, MARCELO A. S.; SCHALLA, CARMEN; RUTTEN, STEPHAN; GOETZKE, ROMAN; MATTOSO, LUIZ H. C.; ZENKE, MARTIN; SECHI, ANTONIO. LA/Hydroxyapatite scaffolds exhibit in vitro immunological inertness and promote robust osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells without osteogenic stimul. SCIENTIFIC REPORTS, v. 12, n. 1, FEB 11 2022. (18/07860-9, 19/23027-8)

BLANCO, GUILHERME E. DE O.; DE SOUZA, CLOVIS W. O.; BERNARDO, MARCELA P.; ZENKE, MARTIN; MATTOSO, LUIZ H. C.; MOREIRA, FRANCYS K. V.. Antimicrobially active gelatin/[Mg-Al-CO3 ]-LDH composite films based on clove essential oil for skin wound healing. MATERIALS TODAY COMMUNICATIONS, v. 27, JUN 2021. (19/23027-8, 18/07860-9)