Produção de nanobiocompósito contendo nanofibras de celulose para o cultivo de células-tronco mesenquimais e aplicação em reparo ósseo
As nanofibras de celulose (NFCs) são polímeros naturais que apresentam propriedades mecânicas que as tornam muito atrativas para aplicações na construção de matrizes poliméricas aplicadas à engenharia de tecidos. O fornecimento exógeno de uma matriz polimérica de suporte em associação com células-tr...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2020 |
| País: | Brasil |
| Institución: | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) |
| Repositorio: | Repositório Institucional da UFJF |
| Idioma: | portugués |
| OAI Identifier: | oai:hermes.cpd.ufjf.br:ufjf/11933 |
| Acceso en línea: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/11933 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS Métodos in vitro Polímeros naturais Citocompatibilidade Engenharia tecidual Diferenciação osteogênica In vitro methods Natural polymers Cytocompatibility Tissue engineering Osteogenic differentiation |
| Sumario: | As nanofibras de celulose (NFCs) são polímeros naturais que apresentam propriedades mecânicas que as tornam muito atrativas para aplicações na construção de matrizes poliméricas aplicadas à engenharia de tecidos. O fornecimento exógeno de uma matriz polimérica de suporte em associação com células-tronco surge como solução promissora para a indução de diferenciação de células-tronco e reparo de lesões ósseas. Porém, apesar da celulose ser um material biocompatível, quando os materiais estão em nanoescala tornam-se mais reativos, necessitando investigar seu potencial efeito tóxico para garantir uma aplicação segura. A hipótese desse trabalho é que as NFCs são citocompatíveis e quando utilizadas como componentes de nanobiocompósitos induzem a proliferação e diferenciação de células-tronco mesenquimais humanas. O objetivo geral deste projeto foi avaliar a citocompatibilidade das NFCs de algodão e o potencial do nanobiocompósito contendo NFC e quitosana em promover a proliferação e diferenciação osteogênica das células-tronco mesenquimais humanas. No experimento 1 foi realizada a caracterização físico-química das NFCs e a avaliação do potencial efeito tóxico e de indução de diferenciação osteogênica das NFCs em suspensão nas células-tronco mesenquimais humanas extraídas da polpa dentária cultivadas in vitro. No experimento 2, foi realizada a síntese pela técnica de evaporação do solvente e a caracterização físico-química do nanobiocompósito. Células HEK293 foram cultivadas sobre essa matriz para testar a citocompatibilidade e a capacidade do nanobiocompósito em promover a adesão e proliferação de células humanas. Posteriormente, no experimento 3, visando uma maior estabilidade as propriedades físico-químicas do nanobiocompósito foram alteradas e, novamente caracterizadas e, então as células-tronco mesenquimais humanas foram cultivadas sobre o nanobiocompósito para avaliar a citocompatibilidade e o potencial de indução de diferenciação osteogênica. Os resultados do experimento 1 revelaram que as NFCs de algodão se apresentam em forma de fibra alongada semelhante à agulha, com diâmetros de cerca de 6 a 18 nm, enquanto o seu comprimento variou de 85 a 200 nm. As bandas características da celulose foram obtidas pelas espectroscopias e as NFCs demonstraram exibir cargas superficiais negativas em sua superfície (–10 mV). Nas condições testadas, não houve diferença (p>0,05) nas taxas de proliferação, viabilidade, ciclo celular e níveis de SOD extracelular. No entanto, a exposição às NFCs por 48 h diminuiu os níveis de expressão dos genes relacionados ao estresse e apoptose (ATF4, DAPK1 e BAX;p<0,05). Adicionalmente, os resultados de atividade da fosfatase alcalina (p<0,05), von Kossa e Vermelho de alizarina demonstraram que as NFCs de algodão demonstraram capacidade de indução osteogênica nas células-tronco mesenquimais humanas. No experimento 2, os resultados de caracterização mostraram que a NFC aumentou a nanotopografia e diminuiu as taxas de intumescimento e degradação do nanobiocompósito NFC/quitosana (p<0,05). Nos ensaios de citocompatibilidade, o nanobiocompósito promoveu a proliferação celular e o aumento da área das células HEK293 (p<0,05), porém mostrou-se citotóxico após 72 h de cultura. No experimento 3, as propriedades físico-químicas do nanobiocompósito foram alteradas melhorando a citocompatibilidade, bem como apresentou capacidade de indução de diferenciação osteogênica para células tronco-mesenquimais humanas. Em conjunto, os dados desse estudo forneceram novas informações sobre a citocompatibilidade das NFCs de algodão e dos nanobiocompósitos contendo NFCs de algodão. As NFCs e os nanobiocompósitos induziram a proliferação e diferenciação das células-tronco, o que abre possibilidades para futuras aplicações desses biomateriais na terapia celular e regeneração óssea. |
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