As análises de construções de hidrogel de gelatina metacrilato carregadas com condrócitos na regeneração do tecido osteocondral na articulação do joelho.

• Processo: 24/04270-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Mestrado
• Data de Início da vigência: 30 de setembro de 2024
• Data de Término da vigência: 29 de março de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Biomédica - Bioengenharia
• Pesquisador responsável: Renata Neves Granito
• Beneficiário: Amanda Sardeli Alqualo Assaf
• Supervisor: Veerle Bloemen
• Instituição Sede: Instituto de Saúde e Sociedade (ISS). Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP). Campus Baixada Santista. Santos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Leuven, Leuven (KU Leuven), Bélgica
• Vinculado à bolsa: 22/13535-9 - Manufatura aditiva aplicada no desenvolvimento de scaffold de um novo biovidro do sistema SiO2-Na2O-CaO-P2O5, desenvolvido a partir de biosílica extraída de esponjas marinhas: avaliação biológica in vitro e in vivo, BP.MS
• Assunto(s): Bioimpressão Engenharia tecidual Engenharia de materiais
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: biomimetic hydrogels | Bioprinting | Cartilage | GelMA | tissue engineering | Engenharia de materiais

Resumo

A cartilagem hialina é crucial para o funcionamento adequado da articulação do joelho, pois fornece o suporte necessário para movimento, estabilidade e lubrificação em compartimentos-chave da articulação. Suas características avasculares e aneural a tornam suscetível a danos mecânicos causados por lesões, traumas, inflamação e condições degenerativas, como a osteoartrite. Como resultado, as doenças articulares têm um impacto substancial no aumento dos custos de hospitalização e na diminuição da qualidade de vida de milhões de indivíduos ao redor do mundo. Nesse contexto, a engenharia de tecidos tem buscado estratégias eficazes para regenerar tecidos osteocondrais combinando células com biomateriais biodegradáveis que mimetizam o microambiente do tecido nativo. Um estudo original da Profª. Bloemen e sua equipe na KU Leuven avaliou previamente estruturas tridimensionais engenheiradas com condrócitos derivados de iPSCs humanas em hidrogéis de gelatina metacrilato (GelMA), demonstrando que as estruturas suportam a sobrevivência e proliferação celular, bem como a formação in vitro de tecido semelhante à cartilagem. Além disso, a equipe provou que a implantação ectópica dessas estruturas promove a formação de tecido semelhante à cartilagem hialina. Neste estudo, pretendemos avançar essas investigações avaliando a regeneração do tecido após a implantação ortotópica de hidrogéis carregados com células no joelho de ratos. Portanto, após um período regenerativo de 16 semanas, o foco principal será entender os papéis do biomaterial, das células carregadas e sua interação com as células do hospedeiro no local da implantação; em outras palavras, identificar a contribuição da estrutura e do hospedeiro para a formação do novo tecido. O objetivo será identificar qual parte do novo tecido é humana (contribuição das células implantadas) ou murina (contribuição do hospedeiro), bem como qual parte do hidrogel ainda está presente após a explantação (contribuição do biomaterial). Além disso, como uma interface com o estudo realizado no Brasil, uma nova tinta de bioimpressão 3D será desenvolvida usando biovidro marinho, alginato de sódio e GelMA, uma vez que este biomaterial apresentou bons resultados em termos de viabilidade e proliferação celular. Análises de expressão gênica por qPCR, histologia (H&E, Azul de Alcian, Safranina O, Azul de Toluidina, Tricrômico de Masson), imuno-histoquímica (colágeno tipo I, colágeno tipo II, osteocalcina) e análise por microCT serão realizadas para o GelMA carregado com condrócitos, e análises de viabilidade e expressão gênica por qPCR para o scaffold bioimpresso para avaliar a osteocondutividade. Esta abordagem aumenta a translacionalidade dos resultados da pesquisa para aplicações clínicas, tornando-se uma ferramenta importante na pesquisa biomédica. Consequentemente, tem um potencial significativo para avançar o tratamento futuro de defeitos osteocondrais, com o objetivo final de melhorar a qualidade de vida dos indivíduos que enfrentam condições articulares comprometidas.