Synthesis of composite corn starch/hydroxyapatite nanoparticle biomembranes and their effect on mineralization by osteoblasts

Autor(es)

Silva, Lucas Santos ; de Melo, Maryanne Trafani ; Sponchiado, Pedro Augusto Invernizzi ; Barbosa Junior, Fernando ; Tapia-Blacido, Delia Rita ; Ciancaglini, Pietro ; Ramos, Ana Paula ; Maniglia, Bianca Chieregato

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Journal of Applied Polymer Science; v. 140, n. 43, p. 14-pg., 2023-08-18.

Resumo

Bone defects and injuries are challenging issues in regenerative medicine. Guided bone regeneration (GBR) techniques use biomaterials as scaffolds to support the healing of damaged bone tissue. In this context, there is growing interest in developing new biomaterials with bioabsorbable and bioactive properties to increase GBR effectiveness. In this study, composite corn starch/hydroxyapatite nanoparticle (HAp) biomembranes were synthesized to achieve bioresorbable and bioactive properties compatible with applications in GBR. Starch is a renewable source and presents suitable rheological properties for membrane preparation; in turn, HAp is well known for its osteogenic properties. The biomembranes were prepared by solvent casting (5 wt% aqueous corn starch suspension containing different amounts of HAp (i.e., 0, 2, 5, and 10% of the corn starch weight), to give the membranes HAp_0%, HAp_2%, HAp_5%, and HAp_10%, respectively). The physicochemical and biological properties of the biomembranes were assessed. The concentrations of up to 10% of HAp were homogeneously dispersed in the composite biomembranes. HAp addition increased the biodegradability and the ability of the biomembranes to release Ca2+. The biomembranes containing HAp were more mechanically resistant and less flexible and were not toxic to osteoblasts. Moreover, compared to pure corn starch biomembranes, osteoblasts adhered better to the composite biomembranes. The higher the HAp content, the greater the mineralization promoted by osteoblasts on the composite biomembranes. HAp addition also resulted in composite biomembranes with better fracture healing efficiency in vitro. Therefore, composite corn starch/HAp biomembranes have excellent characteristics, including biodegradability, bioactivity, mechanical strength, and biocompatibility, for the development of new materials aimed at GBR. (AU)

• Processo FAPESP: 19/08568-2 - Investigação do papel de vesículas extracelulares (VEs) na iniciação, propagação, regeneração e modelação da mineralização biológica
• Beneficiário: Pietro Ciancaglini
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 21/08359-4 - Avaliação da bioatividade de scaffolds ósseos produzidos a partir de géis de amido ativados pela presença de nanopartículas de hidroxiapatita substituídas com diferentes percentagens molares de Sr2+
• Beneficiário: Lucas Santos Silva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• 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: 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