Chitosan/ß-TCP/silk fibroin composites for tissue engineering applications

Abstract

Scaffolds são normalmente produzidos a partir de polímeros biocompatíveis com outros materiais que auxiliem na regeneração do tecido lesado. Para a regeneração do tecido ósseo pode ser adicionado aos polímeros um material cerâmico o qual favorecerá a produção de matriz osteocondutora, além de poder incorporar nestas estruturas fatores de crescimento celular para maior eficiência na recuperação do tecido. Para a região osteocondral é possível desenvolver um scaffold com duas camadas, bicamadas, o qual possibilitará um crescimento celular adequado para cada célula ali adicionada. Nesta tese, foram produzidos dois scaffolds, um que pode ser utilizado para a regeneração óssea e outro para a regeneração osteocondral. Foram utilizados dois polímeros naturais (quitosana e seda) e uma biocerâmica (fosfato tricálcico, TCP). Para a produção de scaffold para regeneração óssea foram empregadas duas concentrações de quitosana (2 e 3 vol.%) e 10 e 20 vol.% TCP, com revestimento de 1 vol% de seda. Para a produção de scaffold bicamada foi usado 3 vol.% quitosana ,10 e 20 vol.% TCP e genipin, agente de crosslinking, para estabilizar a estrutura. Os dados demonstraram o potencial na aplicação biomédica para lesões pequenas. Os scaffolds apresentam porosidade para cultivo celular, bem como comportamento de degradação, não interfere na viabilidade e proliferação celular.

Abstract: Scaffolds are usually produced from biocompatible polymers with other materials, which aid in the regeneration of the injured tissue. For the regeneration of the osseous tissue a ceramic material may be added to the polymer to favor the production of matrix osteoconductive, and to incorporate factors of cellular growth for better recovering of the tissue. For the osteochondral region, it is possible to develop a scaffold with two layers, which will allow adequate cell growth for each cell added. In this thesis, two scaffolds were produced, one that can be used for bone regeneration and another for osteochondral regeneration. Two natural polymers (chitosan and silk fibroin) and one bioceramic (ß-tricalcium phosphate, TCP) were used. For the production of scaffolds for bone regeneration different concentrations of chitosan (2 and 3 vol.%), TCP (10 and 20 vol%) were added to chitosan, with 1 vol.% coating of silk fibroin. For the production of bilayer scaffolds, a 3 vol.% chitosan and 10 and 20 vol% of TCP were used, with genipin, a crosslinking agent, to stabilize the structure. The results demonstrated the potential in biomedical application for small lesions. The scaffolds have adequate porosity for cell culture, as well as degradation behavior, while it does not interfere/influence on cell viability and proliferation.