Desenvolvimento de um reator biológico tecidual muscular a partir de vasos de celulose bacteriana

Abstract

Doenças cardiovasculares são uma das principais causas de mortalidade em muitas partes do mundo, com a aterosclerose figurando como principal causa de oclusão coronariana, acidente vascular cerebral e aneurisma da aorta. A veia safena é a prótese vascular mais comumente usada para enxertos vasculares de pequeno calibre (< 6 mm). No entanto, 10% -40% dos pacientes não têm uma veia safena adequada para substituição de prótese devido à incompatibilidade de tamanho ou doença venosa. Abordagens de engenharia de tecidos estão sendo usadas para desenvolver métodos paliativos para essas patologias, como a construção de vasos sanguíneos artificiais. Este trabalho teve como objetivo a biossíntese de vasos artificiais a partir de celulose bacteriana (CB) produzida por Gluconacetobacter hansenii. Os vasos obtidos exibiram propriedades mecânicas comparáveis às dos vasos nativos e sua análise morfológica mostrou a presença de fases ligadas entre si, uma superfície densa e outra porosa, imitando a túnica íntima e média dos vasos nativos, respectivamente. A cultura in vitro das células musculares lisas de aorta humana no interior dos vasos de CB demonstrou a sua capacidade de suportar a colonização celular, tendo as células permanecido viáveis após 14 dias de cultura e apresentando uma morfologia alongada. Os vasos colonizados por sete dias seguiram para um reator de fluxo pulsante, onde permaneceram por mais sete dias em condição dinâmica. O vaso de celulose tecidual muscular apresentou a formação de uma monocamada confluente e direcionada paralelamente à direção do fluxo contínuo. Em condições de cultura dinâmica as células apresentaram maior viabilidade e capacidade de proliferação do que no controle estático, indicando que o ambiente celular propiciado pelo reator de perfusão mimetizam aqueles encontrados no sistema vascular natural. Estes vasos de CB constituem uma plataforma para aplicações como biorreator tecidual, permitindo ensaios com células e outros agentes terapêuticos, através de interações com a monocamada de células confluentes que responde à estimulação dinâmica de fluxo pulsante.<br>

Abstract : Cardiovascular diseases are one of the main causes of mortality in many parts of the world, with atherosclerosis figuring as the principal cause of coronary occlusion, stroke and aortic aneurysm. Saphenous vein is the most commonly used vascular prosthesis for small-caliber (< 6 mm) vascular grafts, however, 10%?40% of patients do not have a saphenous vein suitable for prosthetic replacement due to size mismatch or venous disease. Tissue engineering approaches are being used to develop palliative methods for these pathologies such as the construction of artificial blood vessels. Here we describe the biosynthesis of artificial blood vessels using Gluconacetobacter hasenii?s bacterial cellulose (BC) as scaffolding. The vessels obtained exhibited morphological and mechanical properties similar to native vessels and their morphology showed the presence of a dense and a porous phase, connected as a basis to mimic the intimal and medial layers of a blood vessel, respectively. In vitro cultures of human aortic smooth cells HASMCs in the presence of cellulose tubular scaffolds demonstrated their ability to support cell colonization, with cells remaining viable after 14 days of culture and showing an elongated morphology. Vessels colonized for seven days were placed in a pulsed flow reactor, where they remained for another seven days in dynamic condition. The cellulose muscle tissue vessel showed the formation of a confluent monolayer oriented parallel to direction in the continuous flow. In the interior of the vessels, cells in dynamic culture condition showed greater proliferation and cell viability compared to the static control. These BC vessels have proved to be a promising platform for the development of an in vivo-like bioreactor, allowing cell and drug assays on the confluent cell monolayer which responds to the dynamic stimulation of pulsatile flow.