Desenvolvimento de matriz extracelular eletrofiada para aplicação na engenharia de tecidos

Abstract

O uso de materiais poliméricos sintéticos biodegradáveis como alternativa à construção de suportes com aplicação no crescimento celular permite a adição das características desejadas na superfície desses materiais para aplicações especificas. Para a produção destes suportes será utilizado a técnica de eletrofiação. Está técnica é relativamente simples e barata, e consiste basicamente na aceleração de uma solução de polímero que flui lentamente através de um capilar metálico, ao qual um campo elétrico externo é aplicado para produzir fibras com diâmetro médio reduzido. A proposta deste trabalho, é a preparação e caracterização de suportes de poli (?-caprolactona) (PCL) e poli (dianidro-D-glucitil) diundeca-10-enoate (PDGU) por eletrofiação para futuras, reduzindo a massa de PCL e adicionando PDGU para aplicações no campo da engenharia de tecidos e órgãos. Adicionalmente, foi verificada a influência da incorporação de n-acetilcisteína (NAC) e cisteína (Cys) por mistura física e por copolimerização com monômero DGU para reduzir a hidrofobicidade e cristalinidade dos suportes. Foi avaliado o efeito da relação PCL-PDGU da concentração de polímero e da composição da mistura de solventes nas propriedades dos fios. A análise das fibras por microscopia eletrônica de varredura mostrou que é possível formar nanofibras de misturas PCL/PDGU, resultando em diâmetros menores em relação ao PCL puro. Os ensaios de bioatividade e a biodegradabilidade dos suportes mostraram aumento da perda de massa para os polímeros funcionalizados por ligação covalente para PCL-PDGUcoNAC (49 %) e para PCL-PDGUcoCys (54 %) em relação à degradação do PCL (8 %) e PCL-PDGU (5 %). Finalmente, os suportes foram avaliados quanto à viabilidade celular, utilizando PCL como um controle positivo, nenhum dos suportes apresentou citotoxicidade apresentando uma viabilidade celular elevada. Adicionalmente, a adição de NAC e CYS resultou em um aumentou da adesão das células à superfície dos suportes. Os resultados são promissores como alternativa na obtenção de biomateriais, visando o desenvolvimento de matrizes para o crescimento celular com aplicações na regeneração de tecidos e órgãos.

Abstract : The use of biodegradable synthetic polymeric materials as an alternative for scaffolds for cell growth applications allows the addition of the desired surface characteristics of such materials for specific applications. The electrospinning process is relatively simple and inexpensive, consisting essentially of accelerating a slowly flowing polymer solution through a metallic capillary, to which an external electric field is applied to produce fibers of reduced average diameter. In this work, poly (?-caprolactone) (PCL) and poly (dianhydro-D-glucityl) diundeca-10-enoate (PDGU) supports were prepared by electrospinning and characterized by electrochemistry for future applications in the field of tissue and organ engineering. In addition, the influence of the incorporation of n-acetylcysteine (NAC) and Cysteine (Cys) by physical mixing and by copolymerization with the monomer DGU, aiming the decrease of the hydrophobicity and of the crystallinity of the supports, was also evaluated. The effect of the PCL-PDGU ratio of the polymer concentration and the composition of the solvent mixture on the properties of the fibers was evaluated. The analysis of the fibers by scanning electron microscopy showed that it is possible to form nanofibers of PCL / PDGU blends, resulting in smaller diameters compared to pure PCL. Bioactivity assays and the biodegradability of the supports showed an increase in mass loss for the functionalized polymers by covalent binding for PCL-PDGUcoNAC (49 %) and PCL-PDGUcoCys (54 %) in relation to degradation of PCL (8 %) and PCL-PDGU (5 %). Finally, the substrates were evaluated for cell viability, using PCL as a positive control, none of the substrates presented cytotoxicity presenting 100% cell viability. Additionally, addition of NAC and CYS resulted in increased cell adhesion to the surface of the supports. The results are promising as an alternative in obtaining biomaterials, aiming the development of three - dimensional matrices for cell growth with applications in the regeneration of tissues and organs.