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

Processo: 19/23027-8
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de março de 2020
Vigência (Término): 28 de fevereiro de 2021
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Luiz Henrique Capparelli Mattoso
Beneficiário:Marcela Piassi Bernardo
Supervisor no Exterior: Martin Zenke
Instituição-sede: Embrapa Instrumentação Agropecuária. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA). Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Brasil). São Carlos , SP, Brasil
Local de pesquisa : 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

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.