Desenvolvimento de biotinta foto-reticulável baseada em sulfato de condroitina adaptada para impressão 3D por extrusão

• Processo: 24/15898-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 20 de fevereiro de 2025
• Data de Término da vigência: 19 de fevereiro de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química
• Pesquisador responsável: Luiz Henrique Catalani
• Beneficiário: Amanda Araujo Domingues
• Supervisor: Prashant Kumar Sharma
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University Medical Center Groningen (UMCG), Holanda
• Vinculado à bolsa: 21/00490-4 - Estudo de hidrogéis funcionais e fotoreticuláveis derivados de biopolímeros para aplicação em impressão 3D, BP.DD
• Assunto(s): Bioimpressão tridimensional Biomateriais Medicina regenerativa
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bioimpressão 3D | Biomateriais | Biotintas | Medicina regenerativa | Sulfato de condroitina | Engenharia de tecidos e Bioimpressão

Resumo

Este projeto envolve um estágio de pesquisa no grupo de Biomateriais e Tecnologia Biomédica do Centro Médico Universitário de Groningen (BBT-UMCG) por meio do Programa de Doutorado BEPE/FAPESP por 12 meses. O objetivo deste trabalho é estudar a impressão por extrusão 3D de resinas fotopolimerizáveis ¿¿e biocompatíveis baseadas em sulfato de condroitina.Testes de pré-impressão são necessários para melhorar a formulação da biotinta e estabelecer parâmetros de processamento adequados para extrusão. Portanto, estudos reológicos serão conduzidos para otimizar a formulação da biotinta, e um modelo de gradiente de reticulação será desenvolvido usando uma câmara de radiação de 405 nm.A impressora de extrusão 3D Cell Ink Bio X, série D-Bioplotter Manufacturer da Envision TEC Desktop Health, equipada com três cabeças de impressão e acoplamento de luz UV, e a técnica Low Load Compression Tester (LLCT), são ferramentas sofisticadas disponíveis na UMCG. O objetivo é estudar as propriedades mecânicas do material reticulado, como rigidez e relaxamento, e correlacioná-las com adesão celular, proliferação e diferenciação aprimoradas. Além disso, o projeto busca permitir a impressão de biotinta com dois tipos diferentes de células: osteoblastos e condrócitos.Recentemente, durante a pesquisa de doutorado, nosso grupo no LBP desenvolveu métodos para a funcionalização do sulfato de condroitina. A caracterização do sulfato de condroitina metacrilado (CS-MA) confirmou a incorporação bem-sucedida de unidades de metacrilato em CS, com um grau de substituição de 80%. Além disso, a funcionalização de CS com L-histidina (His) via reação de acoplamento de amida mediada por carbodiimida mostrou um grau de funcionalização de 21%. CS-His é usado como um modelo para futura bioconjugação do peptídeo de sinalização GRGDS em CS.As resinas foram produzidas com CS-MA, CS-His e fenil-2,4,6-trimetilbenzoilfosfinato de lítio (LAP) como fotoiniciador em PBS como solvente. A cura foi obtida usando uma câmara UV (405 nm) por 1 e 5 minutos. Assim, a resina CS-MA tem potencial para ser aplicada em dois tipos de impressão 3D: DLP como scaffold (em andamento no Brasil) e extrusão como biotinta (foco deste projeto BEPE).Em uma visita anterior à UMCG, a aluna teve um primeiro contato com a técnica LLCT e desenvolveu métodos reológicos para avaliar formulações de resina de sulfato de condroitina (pré-impressão), bem como iniciou uma colaboração promissora com o professor associado Prashant K. Sharma, especialista em correlacionar propriedades mecânicas e viscoelásticas com viabilidade celular usando LLCT.Nesse contexto, uma visita de longo prazo ao BBT-UMCG proporcionará acesso a instalações avançadas de cultura de células, um reômetro e impressoras de extrusão avançadas, complementando e aprimorando o impacto científico deste trabalho.