Orientadores: Ângela Maria Moraes, Diego Mantovani

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: Doenças cardiovasculares decorrentes da aterosclerose, tais como isquemia cardíaca e doenças vasculares periféricas, são a principal causa de mortes no mundo. Intervenções cirúrgicas para o reparo dos vasos sanguíneos danificados são frequentemente necessárias, incluindo a substituição...

Resumo: Doenças cardiovasculares decorrentes da aterosclerose, tais como isquemia cardíaca e doenças vasculares periféricas, são a principal causa de mortes no mundo. Intervenções cirúrgicas para o reparo dos vasos sanguíneos danificados são frequentemente necessárias, incluindo a substituição parcial do vaso ou a utilização de remendos vasculares (patches). Existe uma demanda de materiais capazes de atuar de maneira eficaz como substitutos vasculares, especialmente no caso de vasos sanguíneos de pequeno calibre (diâmetro menor que 6 mm), tendo em vista que os normalmente utilizados levam muitas vezes à ocorrência de complicações pós-cirúrgicas que acarretam na reoclusão do vaso. Recentes avanços no desenvolvimento de substitutos vasculares são consequência de abordagens no âmbito da engenharia de tecidos, com a cultura de células vasculares em scaffolds biodegradáveis. A quitosana (Ch), um polímero natural biocompatível, é bastante usada na produção de scaffolds e sua combinação com outros polissacarídeos, como o alginato (A) e a pectina (P) contribui para a melhoria das propriedades dos biomateriais. Neste trabalho, matrizes de geometria plana foram produzidas com quitosanas de três diferentes massas molares em combinação com A ou P, na presença ou ausência do agente porogênico Kolliphor® P188 (K) e do gel de silicone Silpuran® 2130 A/B (S), e caracterizadas para verificação da influência da composição das matrizes em suas propriedades. Caracterizações complementares foram feitas para validação de sua potencial aplicação como patches na engenharia de tecidos vasculares. O uso de P e Ch de alta massa molar em combinação com S resultou em materiais com comportamento poroviscoelástico e maior resistência mecânica dentre as formulações testadas. Matrizes de Ch-P se destacaram por apresentar maior estabilidade e melhor resposta ao contato com sangue, devido à presença de plaquetas em estágios menos avançados de ativação e menores níveis de trombogenicidade, além de melhor adesão, proliferação e maior viabilidade de células musculares lisas nelas inoculadas. Scaffolds de geometria tubular constituídos de Ch-P foram fabricados com sucesso utilizando uma nova metodologia desenvolvida, dando origem a dispositivos homogêneos, estáveis e altamente porosos. A utilização de gel de colágeno para encapsulação de células musculares lisas facilitou a introdução e distribuição homogênea das células na estrutura tridimensional tubular dos scaffolds. O presente estudo evidenciou que o uso de pectina complexada com quitosana, uma combinação ainda pouco usada na engenharia de tecidos, tem potencial para ser melhor explorada para este fim. Além disso, o estudo mostrou que as estruturas tridimensionais obtidas em diferentes geometrias são promissoras para a aplicação na engenharia de tecidos vasculares

Abstract: Cardiovascular diseases such as coronary artery and peripheral vascular diseases are the leading cause of death worldwide. Surgical interventions for the repair of damaged blood vessels are often necessary, including partial replacement of the vessel or use of vascular patches. There is a...

Abstract: Cardiovascular diseases such as coronary artery and peripheral vascular diseases are the leading cause of death worldwide. Surgical interventions for the repair of damaged blood vessels are often necessary, including partial replacement of the vessel or use of vascular patches. There is a need for materials capable of acting effectively as vascular substitutes, especially in the case of small-caliber blood vessels (diameter smaller than 6 mm), since the materials regularly used often lead to postoperative complications and vessel reocclusion. Recent advances in the development of vascular substitutes are a consequence of tissue engineering approaches, with the culture of vascular cells on biodegradable scaffolds. Chitosan (Ch), a natural biocompatible polymer, is widely used in the production of scaffolds and its combination with other polysaccharides such as alginate (A) and pectin (P) contributes to the improvement of biomaterial properties. In this work, matrices with flat geometry were produced using chitosan of three different molar weights in combination with A or P in the presence or absence of the surfactant Kolliphor® P188 (K) and silicone gel Silpuran® 2130 A/B (S), and characterized to assess the influence of composition on matrix¿s properties. Additional characterizations were performed to validate their potential application as tissue-engineered vascular patches. The use of chitosan of high molar weight and pectin, in combination with S, resulted in materials with poroviscoelastic behavior and higher mechanical resistance when comparing all formulations tested. Ch-P matrices presented higher stability and better response to blood contact, due to the presence of platelets in the less advanced stages of activation and lower levels of thrombogenicity, as well as better adhesion, proliferation and greater viability of smooth muscle cells. Devices with tubular geometry prepared with Ch-P were successfully fabricated using a new methodology, resulting in homogeneous, stable and highly porous scaffolds. The use of collagen gel for entrapment of smooth muscle cells facilitated the introduction and homogeneous distribution of the cells in the three-dimensional tubular structure. The present study evidenced that the use of chitosan complexed with pectin, a combination still underexplored in tissue engineering, has the potential to be further investigated for this purpose. In addition, this study demonstrated that the three-dimensional structures obtained in different geometries are promising for the use in the reconstruction and regeneration of vascular tissues

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