Desenvolvimento de uma plataforma scaffold-on-a-chip utilizando scaffolds de ZrO2 obtidos por flash sintering e recobertos com fosfatos de cálcio

• Processo: 23/15038-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Eliria Maria de Jesus Agnolon Pallone
• Beneficiário: Fabio Caixeta Nunes
• Supervisor: Yu Shrike Zhang
• Instituição Sede: Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos (FZEA). Universidade de São Paulo (USP). Pirassununga , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Harvard University, Boston, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 22/05031-0 - Flash Sintering de scaffolds de ZrO2 obtidos por impressão 3D aplicados na bioengenharia tecidual, BP.DR
• Assunto(s): Tecidos suporte Zircônia Biomateriais
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Flash Sintering | In vitro tests | Organ-on-a-chip | scaffolds | zirconia | Biomateriais

Resumo

Scaffolds de zircônia (ZrO2) são amplamente utilizadas na engenharia de tecidos duros principalmente em função de suas propriedades intrínsecas, como dureza, resistência ao desgaste e estética. Para a regeneração óssea, a superfície dessas estruturas pode ser modificada para aprimorar suas propriedades de superficíe e alcançar bioatividade, por exemplo, utilizando recobrimentos de fosfato de cálcio (CaP). Os scaffolds recobertos com CaP podem ser combinados com dispositivos microfluídicos, conhecidos como organ-on-a-chip, para criar modelos in vitro que recapitulam o microambiente de órgãos e tecidos. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo realizar testes in vitro em scaffolds de ZrO2 obtidos por impressão 3D baseada em extrusão e sinterização convencional, bem como por meio da técnica de flash sintering (FS). Além disso, essas estruturas serão testadas utilizando modelos in vitro de órgãos para imitar o ambiente fisiológico do tecido ósseo. No Brasil, desenvolvemos uma tinta imprimível à base de Polietilenoglicol e Laponita, à qual foram adicionadas partículas de ZrO2. Os scaffolds foram impressos com dimensões de 10x10x5 mm, e o processo de debinding térmico foi realizado a 800°C/1h. Uma parte das estruturas foi sinterizada de forma convencional, enquanto outra parte foi sinterizada usando a técnica de FS, com um campo elétrico de 80 V/cm. As superfícies dos scaffolds foram quimicamente modificadas. Agora, para esta segunda etapa do trabalho na Harvard Medical School, tem-se como objetivo realizar diversos experimentos in vitro nas estruturas para investigar minuciosamente suas interações com as células. Além disso, experimentos envolvendo tecnologias microfluídicas que proporcionam condições de cultura de tecidos biomiméticas podem ser realizados para aplicar e validar as tecnologias organ-on-a-chip em pesquisas ósseas usando ZrO2.