Engenharia tecidual e biotecnologia aplicadas no desenvolvimento de scaffolds multifuncionais para estimular o reparo do complexo dentina-polpa

Autor(es)

Ester Alves Ferreira Bordini

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Araraquara. 2021-02-24.
• Instituição: Universidade Estadual Paulista (Unesp). Faculdade de Odontologia. Araraquara
• Data de defesa: 2021-02-02
• Orientador: Diana Gabriela Soares dos Passos

Resumo

Este trabalho teve por objetivo empregar diferentes técnicas de engenharia tecidual e biotecnologia para o desenvolvimento de scaffolds biomiméticos em associação com moléculas com reconhecido potencial osteogênico, visando seu emprego em estratégias cell-homing para reparo do complexo dentina-polpa. A primeira estratégia foi baseada na formulação de scaffolds de quitosana (CH) contendo hidróxido de cálcio (Ca) e beta-glicerofosfato de sódio (βGP), sendo realizada sua caracterização físico-química (MEV, EDS, FTIR, perda de massa, grau de porosidade) e biológica in vitro (ensaios de contato direto e extrato). O potencial cellhoming foi testado em um modelo experimental pulp-in-a-chip, onde os scaffolds sem células foram cultivados justapostos a uma cultura 3D das células pulpares humanas sob pressão intra-pulpar simulada. Viabilidade celular (Alamar blue e Live/Dead), adesão/espalhamento (F-actina), migração celular (transwell), deposição cálcio/matriz mineralizada (o-cresolftaleína/Alizarin red), atividade de ALP (ensaio ponto final) e expressão de DSP (imunofluorescência) foram avaliados (n=6; ANOVA/Tukey; α=5%). A partir da incorporação de Ca e βGP em uma formulação específica foi possível desenvolver um scaffold poroso de quitosana contendo nanoglóbulos de cálcio e fosfato depositados sobre sua superfície (CH-Ca-βGP), com grau de degradabilidade controlada. Este scaffold permitiu adequada interação com as células pulpares semeadas sobre os mesmos, apresentando efeito bioestimulador sobre a viabilidade e expressão de marcadores de diferenciação odontogênica (ALP e mineralização), bem como foi capaz de modular a quimiotaxia e diferenciação celular à distância, de forma significativamente superior às demais formulações. Finalmente, o ensaio pulp-in-a-chip demonstrou seu potencial em mobilizar células da cultura 3D para sua superfície, e induzir a expressão de DSP e matriz mineralizada na ausência de suplementação osteogênica. A segunda estratégia foi baseada na formulação de um hidrogel fotopolimerizável de gelatina e metacrilato de metila (GelMA), ao qual foram adicionados nanotubos de haloisita (HNT) contendo dexametasona (DEX), criando-se um sistema de liberação controlada. Estes hidrogéis foram caracterizados quanto a morfologia (MEV), composição física e química (MET/FTIR), degradação enzimática e resistência compressiva. A avaliação biológica foi realizada por meio do contato direto com células pulpares humanas de dentes decíduos (SHEDs), e em modelo de co-cultura a distância com transwells sob estímulo inflamatório (LPS). Foram realizadas análises de viabilidade celular (MTS), atividade de ALP (AnaSpec) e deposição de matriz mineralizada (Alizarin red). A biocompatibilidade foi avaliada por teste de implantação em subcutâneo de ratos, e o potencial bioativo em defeitos críticos em calvária (ANOVA Two-way/Tukey; α=5%). Foi possível desenvolver um hidrogel macro-poroso com adequado módulo de compressão e degradabilidade, capaz de promover liberação controlada da DEX. As células semeadas sobre a superfície do GelMA contendo 5% de HNT-DEX 10% e em modelo de co-cultura sob estímulo inflamatório apresentaram os maiores valores de atividade de ALP e deposição de matriz mineralizada. Este biomaterial não promoveu reação inflamatória tecidual, e foi capaz de aumentar intensamente a deposição óssea in vivo. A partir dos resultados obtidos, podemos concluir que ambos os sistemas desenvolvidos são promissores para aplicação na regeneração dentinária, pois são capazes de interagir positivamente com as células pulpares e estimulam a expressão do fenótipo odontoblástico in vitro e in vivo. (AU)

• Processo FAPESP: 17/20181-0 - Engenharia Tecidual e Biotecnologia aplicadas no desenvolvimento de scaffolds macroporosos contendo cálcio e com nano-topografia de superfície para modulação da regeneração do complexo dentino-pulpar
• Beneficiário: Ester Alves Ferreira Bordini Galvani
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado