Comportamento de celulas osteoblasticas sobre biomateriais polimericos
Carolina Lucchesi
TESE
Português
T/UNICAMP L962c
[Osteoblast cells behavior on polymeric biomaterial ]
Campinas, SP : [s.n.], 2010.
98 f. : il.
Orientadores: Paulo Pinto Joazeiro, Eliana Aparecida de Rezende Duek
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia
Resumo: Os polímeros biorreabsorvíveis, tais como, PHB, PCL e PLGA, têm sido estudados como dispositivo para engenharia de tecidos por serem biocompatíveis, suportarem o crescimento e diferenciação celular e os produtos de sua degradação serem atóxicos. No entanto, a escolha do biomaterial depende...
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Resumo: Os polímeros biorreabsorvíveis, tais como, PHB, PCL e PLGA, têm sido estudados como dispositivo para engenharia de tecidos por serem biocompatíveis, suportarem o crescimento e diferenciação celular e os produtos de sua degradação serem atóxicos. No entanto, a escolha do biomaterial depende das necessidades exigidas para uma determinada aplicação. Os suportes para engenharia de tecidos devem se basear na construção de réplicas biológicas in vitro, como que o biomaterial se tornasse parte integrada para transplante in vivo para a recuperação de perdas ou mau funcionamento de tecidos ou órgãos, devendo subseqüentemente, atuar sem agredir o restante do organismo, isto é, sem o risco de rejeição ou complicação. Muitas estratégias têm sido desenvolvidas com o intuito de substituir tecidos ou órgãos danificados, incluindo a aplicação de suportes tridimensionais (3D), os quais devem possuir características estruturais e mecânicas para guiar a proliferação e espalhamento de células in vitro e in vivo. Os suportes, feitos de materiais sintéticos ou naturais, servem como substitutos para a matriz extracelular (MEC) nativa. Ênfase especial é dada as técnicas com controle computadorizado, como a fabricação sólida com forma livre (SFF), conhecida como prototipagem rápida (RP), a qual permite preparar suportes 3D com geometrias complexas, tanto externamente como internamente, além de ser uma técnica rápida e de baixo custo. Além disso, grande parte dos polímeros possuem superfície hidrofóbica, característica inadequada para a maior parte dos diferentes tipos celulares, o que dificulta aplicação na engenharia de tecidos. Uma alternativa a este problema é o tratamento da superfície por plasma. Este tratamento induz modificação restrita ao topo da superfície, conferindo carater hidrofílico à superfície, dependendo do gás utilizado. Neste estudo, arcabouços de polímeros biorreabsorvíveis PCL, PLGA e PHB foram preparados por diferentes técnicas, casting e sinterização seletiva a laser, avaliando-se o comportamento de células osteoblásticas diferenciadas sobre os biomateriais poliméricos tridimensionais. Inicialmente o trabalho foi desenvolvido com os polímeros PCL e PLGA preparando-se blendas poliméricas, as quais demonstraram melhorar as características gerais dos polímeros, quando utilizados como dispositivos para tecido ósseo, como as propriedades
mecânicas. Com o intuito de aprimorar o design tridimensional do material, optou-se pela realização da técnica de sinterização seletiva a laser. No entanto, a técnica exige uma grande quantidade de material e devido ao alto do custo do PCL e PLGA, este foi substituído pelo polímero PHB, o qual é produzido pela indústria nacional Biocycle possuindo um baixo custo e ainda ser biocompatível. Os dados são apresentados em capítulos independentes. Arcabouços porosos de PCL, PLGA e suas blendas foram preparados pela técnica de evaporação do solvente, onde sais de citrato de sódio com granulometria de 180-250 µm, foram adicionados a solução para a promoção dos poros, sendo posteriormente lavados do arcabouço. Células osteoblásticas provenientes de calota craniana de ratos Wistar foram semeadas sobre os arcabouços, sendo avaliado o comportamento de citoxicidade do material e o comportamento de adesão e morfologia celular através de ensaios bioquímicos e MEV. Os arcabouços de PHB foram obtidos por uma das técnicas de RP, a sinterização seletiva a laser (SSL), sendo sua superfície modificada por plasma pelos gases oxigênio e nitrogênio. Células osteoblásticas provenientes de calota craniana de coelhos foram semeadas sobre os arcabouços realizando-se o estudo in vitro, através de análises bioquímicas pela técnica do MTT, para viabilidade e adesão celular, quantificação de colágeno por Sírius Red e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Para o estudo in vivo, após o cultivo celular sobre os arcabouços, defeitos ósseos foram provocados em coelhos e os arcabouços contendo as células foram então implantados, avaliando-se a interação PHB/osteoblasto/tecido, através da análise histológica. Todos os arcabouços estudados, PCL, PLGA e suas blendas, assim como o PHB, não apresentaram índices de citotoxicidade, permitiram às células a capacidade de adesão, proliferação e síntese de matriz, mantendo seu fenótipo osteoblástico. As amostras de PHB tratadas por plasma de Nitrogênio mostrou melhorar a capacidade de adesão celular. Os arcabouços de PHB contendo células mostraram-se os mais adequados para o preenchimento de defeitos ósseos, melhorando o processo de regeneração apresentando uma boa osteointegração. A sinterização seletiva a laser apresentou-se uma excelente técnica para a obtenção de PHB 3D para a Engenharia de Tecidos. Ver menos
mecânicas. Com o intuito de aprimorar o design tridimensional do material, optou-se pela realização da técnica de sinterização seletiva a laser. No entanto, a técnica exige uma grande quantidade de material e devido ao alto do custo do PCL e PLGA, este foi substituído pelo polímero PHB, o qual é produzido pela indústria nacional Biocycle possuindo um baixo custo e ainda ser biocompatível. Os dados são apresentados em capítulos independentes. Arcabouços porosos de PCL, PLGA e suas blendas foram preparados pela técnica de evaporação do solvente, onde sais de citrato de sódio com granulometria de 180-250 µm, foram adicionados a solução para a promoção dos poros, sendo posteriormente lavados do arcabouço. Células osteoblásticas provenientes de calota craniana de ratos Wistar foram semeadas sobre os arcabouços, sendo avaliado o comportamento de citoxicidade do material e o comportamento de adesão e morfologia celular através de ensaios bioquímicos e MEV. Os arcabouços de PHB foram obtidos por uma das técnicas de RP, a sinterização seletiva a laser (SSL), sendo sua superfície modificada por plasma pelos gases oxigênio e nitrogênio. Células osteoblásticas provenientes de calota craniana de coelhos foram semeadas sobre os arcabouços realizando-se o estudo in vitro, através de análises bioquímicas pela técnica do MTT, para viabilidade e adesão celular, quantificação de colágeno por Sírius Red e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Para o estudo in vivo, após o cultivo celular sobre os arcabouços, defeitos ósseos foram provocados em coelhos e os arcabouços contendo as células foram então implantados, avaliando-se a interação PHB/osteoblasto/tecido, através da análise histológica. Todos os arcabouços estudados, PCL, PLGA e suas blendas, assim como o PHB, não apresentaram índices de citotoxicidade, permitiram às células a capacidade de adesão, proliferação e síntese de matriz, mantendo seu fenótipo osteoblástico. As amostras de PHB tratadas por plasma de Nitrogênio mostrou melhorar a capacidade de adesão celular. Os arcabouços de PHB contendo células mostraram-se os mais adequados para o preenchimento de defeitos ósseos, melhorando o processo de regeneração apresentando uma boa osteointegração. A sinterização seletiva a laser apresentou-se uma excelente técnica para a obtenção de PHB 3D para a Engenharia de Tecidos. Ver menos
Abstract: The bioresorbable polymers as, PHB, PCL and PLGA have been studied as device for Tissue Engineering for their biocompatibility and to support the cell growth and differentiation and their degradation products are nontoxics. However, the choice of the biomaterial depends on the needs...
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Abstract: The bioresorbable polymers as, PHB, PCL and PLGA have been studied as device for Tissue Engineering for their biocompatibility and to support the cell growth and differentiation and their degradation products are nontoxics. However, the choice of the biomaterial depends on the needs demanded for a certain application. The scaffolds for tissue engineering have to be designed to mimetize the biological conditions in vitro to became part integrated for transplant for the recovery of tissue or organs lost or without function, and subsequently, to work in a cordial way with the remaining of the organism without the rejection risk or complication. A lot of strategies have been developed with to substitute damaged tissues or organs, and it has been used the application of three-dimensional supports (3D), which should possess structural and mechanical applications to guide the cells proliferation and spread in vitro and in vivo. The scaffolds, made from synthetic or natural materials, serve as substitutes for the extracellular matrix (ECM) native. Special emphasis is given the techniques with computerized control, as the free solid form (SFF), known as rapid prototyping (RP), which allows to prepare three-dimensional supports with complex geometries, so much externally as internally, besides to be a fast technique with low cost. Besides, great part of the polymers possess hydrophobic surface, inadequate characteristic for most of the different cell types, which is not desirable for tissue engineering applications. An alternative to this problem is the surface treatment by plasma. Plasma treatment induces restricted modification to the top of the surface, improving the surface hydrophilicity, depending on the gas used. In this study, scaffolds of bioresorbable polymer PCL, PLGA e PHB were prepared by different techniques, casting and selective laser sintering, being evaluated the osteoblast cells behavior on the 3D polymer scaffolds. Previously we developed the studies preparing the polymeric blends with PCL and PLGA, which demonstrated improve the general characteristic of the material, as the mechanical properties, as devices for bone tissue. With the intention to improve the design of the scaffolds, we chose for the selective laser sintering technique. However, the technique demands a great amount of material and due to the high cost of PCL and PLGA, those weres substituted by PHB polymer, which is produced by Brazilian industry Biocycle with low cost and still to be biocompatible. For those reasons the data are presented in independent chapters. PCL, PLGA porous scaffolds and their blends were prepared those scaffolds by casting solvent, and sodium citrate with 180-250 µm were added to the solution for porous formation when the salt was washed later of the scaffolds. Osteoblast cells from rat Wistar calvaria were seemed on the scaffolds, being evaluated the behavior of cell adhesion and viability behavior, cell morphology through biochemical assays, and scanning electron microscopy. Three-dimensional PHB scaffolds were obtained by selective sintering laser (SSL), with the surface modified by nitrogen and oxygen plasma. Osteoblast cells obtained from rabbit calvaria were seemed on the scaffolds to the in vitro studies, through biochemical analyses by MTT test for cell viability and cell adhesion, collagen quantification of by Sirius Red colorimetric assay and scanning electron microscopy (SEM). For the in vivo studies, bone defects were provoked in rabbits and they were filling out with 3D PHB with osteoblast cells culture prior implant. We evaluated the PHB/osteoblast/tissue, interaction through the histological analysis. All the scaffolds studied PCL, PLGA and their blends, as well as the PHB did not showed cytotoxicity effects, allowed cells adhere, proliferated, and matrix synthesized, maintaining their osteoblastic phenotype. The PHB samples treated by nitrogen plasma have been showed to improve the cell adhesion. The PHB scaffolds with cell seeded previously demonstrated to be more suitable for filling out bone defects, improving the regeneration process showing a good osteointegration. The selective laser sintering was excellent technique to obtain PHB scaffolds for Tissue Engineering.
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Joazeiro, Paulo Pinto, 1953-
Orientador
Duek, Eliana Aparecida de Rezende, 1961-
Coorientador
Malmonge, Sônia Maria, 1962-
Avaliador
Santos Junior, Arnaldo Rodrigues dos
Avaliador
Barbo, Maria Lourdes Peris
Avaliador
Comportamento de celulas osteoblasticas sobre biomateriais polimericos
Carolina Lucchesi
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Carolina Lucchesi
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