Biocompósitos eletrofiados e microfabricação 3D em engenharia do tecido ósseo

Autor(es)

Caroline Faria Bellani

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/SBD)
• Data de defesa: 2018-09-10

Membros da banca

Marcia Cristina Branciforti; Carlos Alberto Fortulan; Joao Manuel Domingos de Almeida Rollo; Guy Schlatter; Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia

• Orientador: Ana Maria Minarelli Gaspar; Marcia Cristina Branciforti

Resumo

A regeneração do tecido ósseo ainda é um desafio importante em ortopedia e traumatologia. Apesar da capacidade natural de reparo ósseo, um trauma além do limite crítico (fratura crítica) não pode ser regenerado. A Engenharia de Tecidos é um campo multidisciplinar que aplica os princípios da engenharia e ciências biológicas para o desenvolvimento de substitutos biológicos que restauram, mantêm ou melhoram a função do tecido ou de um órgão como um todo. O objetivo foi desenvolver scaffolds biomiméticos com propriedades osteogênicas e mecânicas aprimoradas para a engenharia de tecidos ósseos; melhorar a vascularização do implante de engenharia de tecido pelo desenvolvimento de um enxerto vascular suturável a ser incorporado em hidrogéis para biofabricação 3D. Membranas biodegradáveis de PCL para regeneração óssea guiada reforçadas com diferentes proporções de nanocompósitos naturais obtidos a partir de nanocristais de celulose foram produzidas. Os resultados mostraram uma melhora nas propriedades mecânicas, no grau de cristalinidade e na temperatura de fusão, de acordo com a proporção de nanocristais de celulose. Como fase bioativa, empregou-se o Biosilicato®: combinado com os nanocristais de celulose, o Biosilicato® melhorou consideravelmente suas propriedades mecânicas. Os osteoblastos foram capazes de proliferar e biomineralizar nas membranas biodegradáveis. Membranas biomiméticas e biodegradáveis, com melhores propriedades mecânicas para regeneração óssea guiada e engenharia de tecido ósseo foram produzidas. A fim de melhorar a vascularização das construções de engenharia de tecido ósseo, foram desenvolvidos novos compósitos GelMA-CNC. Hidrogéis GelMA-CNC incorporados com células endoteliais foram biofabricados e, neles, as células endoteliais foram capazes de se organizar em túbulos. Baseada na estratégia de vascularização rápida, produziu-se um enxerto biomimético suturável de degradação rápida obtido a partir da fusão de membranas eletrofiadas. Um padrão poroso sobre os enxertos suturáveis foi fabricado por microusinagem a laser, com o objetivo de permitir a migração de células endoteliai, permitindo a formação de uma rede de capilares. Os scaffolds elásticos tubulares obtidos são resistentes à sutura, autoclaváveis e não possuem toxicidade in vitro. O padrão poroso criado nos enxertos suturáveis permitiu que células endoteliais fluíssem em direção à cultura 3D dos osteoblastos em GelMA, e estruturas 3D formadas a partir da interação de células endoteliais e osteoblastos foram observadas. Portanto, essa estratégia pode ser empregada para aumentar o tamanho e a sobrevivência dos implantes ósseos biofabricados, acelerando a translação clínica da engenharia do tecido ósseo. (AU)

• Processo FAPESP: 14/17939-0 - Desenvolvimento de scaffolds de poli(caprolactona) incorporados com biosilicato e nanocristais de celulose para Engenharia de Tecidos e regeneração óssea
• Beneficiário: Caroline Faria Bellani
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto