Modificação do amido por métodos verdes para elaboração via impressão 3D de scaffolds ósseos ativados pela presença de nanopartículas de hidroxiapatita substituídas por Sr2+

• Processo: 21/05947-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Jovens Pesquisadores
• Vigência (Início): 01 de junho de 2021
• Vigência (Término): 31 de janeiro de 2023
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Bianca Chieregato Maniglia
• Beneficiário: Bianca Chieregato Maniglia
• Instituição Sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 20/08727-0 - Modificação do amido por métodos verdes para elaboração via impressão 3D de scaffolds ósseos ativados pela presença de nanopartículas de hidroxiapatita substituídas por Sr2+, AP.JP
• Assunto(s): Biomateriais Estrôncio Impressão tridimensional Amidos modificados Nanopartículas Hidroxiapatita Química de interfaces
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: amidos modificados | Biomateriais | Estrôncio | impressão 3D | nanoparticulas de hidroxiapatita | scaffolds ósseos | Química das Interfaces

Resumo

Esforços recentes no campo da engenharia de tecidos para criar andaimes (scaffolds) ósseos reabsorvíveis que imitam a estrutura e função do osso natural têm sido reportados. Para ser considerado um bom substituto ósseo o material precisa cumprir requisitos mínimos como: propriedades mecânicas similares às deste tecido, além de estimular as reações bioquímicas necessárias para osteointegração e osteocondução. Desta forma, compósitos formados por matrizes orgânicas contendo biominerais capazes de mimetizar os ossos estariam aptos a cumprir estes requisitos. O amido tem se apresentado como um candidato para a confecção de biomateriais e seu uso como material para impressão 3D já tem sido reportado. Entretanto, amidos nativos apresentam dificuldades de processamento, elevado intumescimento, caráter altamente hidrofílico, baixa resistência mecânica e instabilidade para aplicação a longo prazo. De forma a superar esses obstáculos, métodos de modificação de amido têm sido úteis para melhora de suas funcionalidades. Como exemplo, amidos modificados por ozonização e aquecimento a seco têm exibido melhoria de printabilidade. A elaboração via impressão 3D de scaffolds ósseos por esse polímero natural modificado é inovadora e deve unir a sua já conhecida biocompatibilidade e propriedades mecânicas com a bioatividade de biominerais. Dessa forma, a proposta deste projeto é modificar amidos por métodos considerados verdes (ozonização, aquecimento a seco e aquecimento úmido) e avaliar sua aplicação na elaboração de scaffolds ósseos. Serão avaliadas formulações a base de géis de amido modificados com nanoparticulas de hidroxiapatita substituídas por estrôncio, visto que a presença deste cátion tem sido associada a regulação dos processos de formação e reabsorção óssea. A produção proposta dos scaffolds ósseos será via impressão 3D por extrusão de forma a obter materiais com propriedades superiores e com a possibilidade de personalização que é uma interessante e diferencial característica para uso como biomaterial. As propriedades mecânicas dos scaffolds serão avaliadas em conjunto com suas propriedades de superfície, aliadas a culturas de osteoblastos e osteoclastos. As culturas de células osteogênicas na matriz 3D poderão auxiliar na previsão de suas propriedades regeneradoras tecidual in vivo. Por fim, essa presente proposta busca unir aspectos como formulações diferenciadas e processamento inovador (impressão 3D) para a obtenção de scaffolds ósseos com propriedades bioativas. Este estudo possibilitará futuramente expandir o uso do amido na produção de biomateriais personalizados e com propriedades únicas trazendo além de valor agregado a esta fonte, também um uso nobre por beneficiar a saúde humana. (AU)

Publicações científicas

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(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)

NOGUEIRA, LUCAS FABRICIO BAHIA; CRUZ, MARCOS ANTONIO EUFRASIO; MELO, MARYANNE TRAFANI DE; MANIGLIA, BIANCA CHIEREGATO; CAROLEO, FABRIZIO; PAOLESSE, ROBERTO; LOPES, HELENA BACHA; BELOTI, MARCIO M.; CIANCAGLINI, PIETRO; RAMOS, ANA PAULA; et al. Collagen/Kappa-Carrageenan-Based Scaffolds as Biomimetic Constructs for In Vitro Bone Mineralization Studies. Biomacromolecules, v. 24, n. 3, p. 9-pg., 2023-02-14. (19/08568-2, 20/08727-0, 22/01219-5, 19/25054-2, 16/25955-1, 18/25871-8, 21/05947-2)

MANIGLIA, BIANCA CHIEREGATO; ARIAS LA FUENTE, CARLA IVONNE; SIQUEIRA, LARISSA DO VAL; TADINI, CARMEN CECILIA. Carbohydrate Nanomaterials Addition to Starch-Based Packaging: A Review about Fundamentals and Application. STARCH-STÄRKE, v. 73, n. 11-12, SI, JUL 2021. (19/21700-7, 17/05307-8, 20/08727-0, 13/07914-8, 21/05947-2)

NOGUEIRA, LUCAS FABRICIO BAHIA; EUFRASIO CRUZ, MARCOS ANTONIO; AGUILAR, GUILHERME JOSE; TAPIA-BLACIDO, DELIA RITA; DA SILVA FERREIRA, MARCIA ELIANA; MANIGLIA, BIANCA CHIEREGATO; BOTTINI, MASSIMO; CIANCAGLINI, PIETRO; RAMOS, ANA PAULA. Synthesis of Antibacterial Hybrid Hydroxyapatite/Collagen/Polysaccharide Bioactive Membranes and Their Effect on Osteoblast Culture. INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES, v. 23, n. 13, p. 22-pg., 2022-07-01. (18/25871-8, 20/08727-0, 16/25955-1, 19/25054-2, 21/05947-2)

SILVA, LUCAS SANTOS; DE MELO, MARYANNE TRAFANI; SPONCHIADO, PEDRO AUGUSTO INVERNIZZI; BARBOSA JUNIOR, FERNANDO; TAPIA-BLACIDO, DELIA RITA; CIANCAGLINI, PIETRO; RAMOS, ANA PAULA; MANIGLIA, BIANCA CHIEREGATO. Synthesis of composite corn starch/hydroxyapatite nanoparticle biomembranes and their effect on mineralization by osteoblasts. Journal of Applied Polymer Science, v. 140, n. 43, p. 14-pg., 2023-08-18. (19/08568-2, 21/08359-4, 20/08727-0, 19/25054-2, 21/05947-2)