Resumo: Colágeno tem sido extensivamente descrito como um material importante na engenharia de tecido ósseo devido a sua biocompatibilidade, baixa antigenicidade e alta força de tensão. No entanto, suportes de colágeno na sua forma pura apresentam algumas desvantagens e, melhorias em suas propriedades físicas, químicas e biológicas são necessárias para suprir essas inadequações. Recentemente, a hidrólise seletiva de carboxiamidas de resíduos de asparagina e glutamina tem sido empregada, por um lado, na obtenção de um aumento no número de sítios negativos e por outro lado, na melhora nas propriedades piezoelétricas do colágeno. Suportes de colágeno aniônico foram obtidos a partir da hidrólise alcalina do pericárdio bovino por 24 (BP24) e 48 (BP48) horas. Osteoblastos bovinos foram cultivados sobre substratos e matrizes de colágeno nativas para o melhor entendimento das interações celulares responsáveis pela boa osteocondutividade e biocompatibilidade descritas em testes in vivo. Os parâmetros analisados foram a adesão e morfologia celular, o processo de mineralização, produção de condroitin sulfato, fosfatase alcalina, e osteocalcina pelas células. A adesão celular verificada para as matrizes BP24 e BP48 foi considerada tão boa quanto àquela descrita para substratos controles, enquanto a proliferação celular (por análise histológica) nas matrizes BP48 mantidas em meio comum demonstrou-se superior àquela encontrada para as matrizes de colágeno nativas e BP24 mantidas nas mesmas condições de cultura. As matrizes BP48 quando estimuladas a mineralizar, demonstraram um decréscimo na proliferação celular, que deve estar relacionado ao início do processo de diferenciação. Todas as membranas permitiram uma proliferação celular em múltiplas camadas, apresentando semelhanças morfológicas, mas quando estimuladas a mineralizar apresentaram osteoblastos com maior número de vesículas em sua superfície. O processo de mineralização foi verificado em todas as matrizes mantidas em meio de mineralização e, principalmente na superfície das mesmas. A análise por EDS comprovou que esses depósitos são compostos por fosfatos de cálcio. A produção de fosfatase alcalina (ALP) pelos osteoblastos foi verificada em todas as matrizes, no entanto, matrizes mantidas em meio de mineralização apresentaram maior produção de ALP, devido à falta do suplemento nutricional para deposição mineral. Novamente, a matriz BP48 favoreceu a produção de ALP, o que deve também estar relacionado ao maior grau de mineralização da mesma. A detecção de osteocalcina em todas as matrizes mantidas em meio de mineralização, devese ao fato de uma maior diferenciação dos osteoblastos. Baseado nos resultados obtidos, a matriz de colágeno aniônico BP48 demonstrou ser mais adequada para o processo de regeneração óssea por apresentar influência na diferenciação osteoblástica e na produção de matriz óssea comparada àquela obtida para a matriz de colágeno nativo, que apresenta propriedades piezoelétricas reduzidas Ver menos

Abstract: Collagen has been extensively described as an important material in bone tissue engineering due to its biocompatibility, biodegradability, low antigenicity, and high tensile strength. However, collagen scaffolds in their pure form have some drawbacks and improvements in its physical, chemical and biological properties are necessary to overcome those inadequacies. Recently, the selective hydrolysis of carboxyamides groups of asparagine and glutamine residues of collagen has been employed to increase the number of negative sites and enhance the piezoelectric properties. Anionic collagen scaffolds were prepared by hydrolysis of bovine pericardium for both 24 h (BP24), and 48 h (BP48). Bovine osteoblasts were cultured on them and on native matrices to understand the cellular interactions responsible for the good osteoconductivity and biocompatibility reported with in vivo tests. Cellular adhesion and morphology, mineralization process, chondroitin sulfate, alkaline phosphatase (ALP) and osteocalcin were the parameters evaluated. Cellular adhesion was considered satisfactory in all matrices, while cellular proliferation (through histological analysis) in BP48 matrices kept in common medium has shown to be higher than the one found for BP24 and native collagen matrices. When BP48 was stimulated to mineralize, they showed a decrease at the proliferation, which may be related to the beginning of the differentiation process of these cells. All matrices allowed multilayered cellular proliferation, presenting several similar characteristics, but when they were stimulated to mineralize, they presented a higher amount of surface¿s vesicles. Mineralization process was observed at all matrices kept in mineralization medium and, mainly at their surfaces. EDS analysis showed that these deposits were composed of calcium phosphates. ALP production was observed in all matrices, despite the fact that matrices kept in common medium showed a higher production of ALP, due to the lack of nutritional supplement for mineral deposition. BP48 matrix favored ALP production, which may be related to its degree of mineralization. Osteocalcin detection in all matrices kept in the mineralization medium should be due to the fact of a higher differentiation of those osteoblasts. Based on these results, BP48 matrix has shown to be more adequate to the bone regeneration process because of its good influence on osteoblastic differentiation and bone matrix production compared to the results obtained for native matrices, which present reduced piezoelectric properties Ver menos