Synthesis of Antibacterial Hybrid Hydroxyapatite/Collagen/Polysaccharide Bioactive Membranes and Their Effect on Osteoblast Culture

Autor(es)

Nogueira, Lucas Fabricio Bahia ; Eufrasio Cruz, Marcos Antonio ; Aguilar, Guilherme Jose ; Tapia-Blacido, Delia Rita ; da Silva Ferreira, Marcia Eliana ; Maniglia, Bianca Chieregato ; Bottini, Massimo ; Ciancaglini, Pietro ; Ramos, Ana Paula

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES; v. 23, n. 13, p. 22-pg., 2022-07-01.

Resumo

Inspired by the composition and confined environment provided by collagen fibrils during bone formation, this study aimed to compare two different strategies to synthesize bioactive hybrid membranes and to assess the role the organic matrix plays as physical confinement during mineral phase deposition. The hybrid membranes were prepared by (1) incorporating calcium phosphate in a biopolymeric membrane for in situ hydroxyapatite (HAp) precipitation in the interstices of the biopolymeric membrane as a confined environment (Methodology 1) or (2) adding synthetic HAp nanoparticles (SHAp) to the freshly prepared biopolymeric membrane (Methodology 2). The biopolymeric membranes were based on hydrolyzed collagen (HC) and chitosan (Cht) or kappa-carrageenan (kappa-carr). The hybrid membranes presented homogeneous and continuous dispersion of the mineral particles embedded in the biopolymeric membrane interstices and enhanced mechanical properties. The importance of the confined spaces in biomineralization was confirmed by controlled biomimetic HAp precipitation via Methodology 1. HAp precipitation after immersion in simulated body fluid attested that the hybrid membranes were bioactive. Hybrid membranes containing Cht were not toxic to the osteoblasts. Hybrid membranes added with silver nanoparticles (AgNPs) displayed antibacterial action against different clinically important pathogenic microorganisms. Overall, these results open simple and promising pathways to develop a new generation of bioactive hybrid membranes with controllable degradation rates and antimicrobial properties. (AU)

• Processo FAPESP: 18/25871-8 - Scaffolds constituídos por vidros bioativos e matrizes injetáveis para regeneração óssea
• Beneficiário: Lucas Fabrício Bahia Nogueira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 20/08727-0 - Modificação do amido por métodos verdes para elaboração via impressão 3D de scaffolds ósseos ativados pela presença de nanopartículas de hidroxiapatita substituídas por Sr2+
• Beneficiário: Bianca Chieregato Maniglia
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Processo FAPESP: 16/25955-1 - Síntese e caracterização de membranas biopoliméricas híbridas contendo apatitas e nanopartículas de prata
• Beneficiário: Lucas Fabrício Bahia Nogueira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Processo FAPESP: 19/25054-2 - Nanopartículas contendo estrôncio e sua versatilidade na fabricação de biomateriais: implicações e aplicações em biomineralização
• Beneficiário: Ana Paula Ramos
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 21/05947-2 - Modificação do amido por métodos verdes para elaboração via impressão 3D de scaffolds ósseos ativados pela presença de nanopartículas de hidroxiapatita substituídas por Sr2+
• Beneficiário: Bianca Chieregato Maniglia
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Jovens Pesquisadores