Desenvolvimento de scaffolds de poli(caprolactona) incorporados com biosilicato e nanocristais de celulose para Engenharia de Tecidos e regeneração óssea

Resumo

A Engenharia Tecidual é um campo interdisciplinar o qual aplica os princípios de Engenharia e Ciências Biológicas no desenvolvimento de substitutos biológicos que recuperem, mantenham ou melhorem a função tecidual. A metodologia em Engenharia Tecidual baseia-se em scaffolds, ou matrizes tridimensionais os quais, de acordo com suas propriedades intrínsecas, modulam e guiam a diferenciação e proliferação celular, permitindo a reconstrução de diferentes tecidos, a exemplo do tecido ósseo. Os critérios gerais para desenvolver scaffolds apropriados à Engenharia Tecidual Óssea têm como bases o tipo de material utilizado, bem como sua arquitetura e porosidade, além da química da superfície e propriedades mecânicas adequadas ao tecido. O processo de electrospinning permite produzir scaffolds (mantas) a partir de polímeros biodegradáveis, como a poli(-caprolactona) (PCL), que possuem arquitetura e porosidade semelhantes à matriz extracelular (MEC). Entretanto, a maioria destes materiais apresentam estabilidade mecânica e durabilidade insatisfatórias, o que constitui limitações críticas ao seu uso mais amplo, de acordo com as propriedades desejadas. Portanto, a busca de materiais biocompatíveis com propriedades adequadas tornou-se prioritária na pesquisa em electrospinning de scaffolds para Engenharia Tecidual Óssea. Nanocristais de celulose (CNC) constituem-se por cadeias cristalinas curtas hidrofílicas em forma de bastão, cujo comprimento varia da ordem de micro para nanômetros, com módulo de Young estimado em 138 GPa, e tensão na ruptura estimada em 7 GPa. Além disso, demonstrou-se anteriormente que a adição de nanocristais de celulose, biodegradáveis e não tóxicos, em matrizes poliméricas, melhoram as propriedades mecânicas de scaffolds de acordo com a proporção dos mesmos. Desta maneira, é possível adequar as propriedades mecânicas de scaffolds de acordo com a proporção de CNC incorporado, segundo a aplicação desejada. Recentemente, foi desenvolvida na Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP, uma cerâmica de vidro denominada Biosilicato® (PI 0300644-1), de alta bioatividade óssea, visando sua aplicação em áreas médicas e odontológicas. Através da combinação de mantas de PCL incorporadas com Biosilicato®, pode-se produzir scaffolds com propriedades bioativas proporcionadas pela biocerâmica, enquanto que a fase polimérica do PCL aumenta o grau de flexibilidade do material, diminuindo sua fragilidade. Assim, os objetivos deste projeto são: desenvolver scaffolds eletrofiados de PCL incorporados com Biosilicato® e Nanocristais de Celulose, resultando em um biomaterial para aplicações em Engenharia de Tecidos e regeneração óssea com propriedades bioativas de indução osteogênica e propriedades biomecânicas adequadas; investigar a habilidade dos scaffolds obtidos de suportar o crescimento celular, a diferenciação e a formação óssea in vitro e in vivo; desenvolver e/ou melhorar biomateriais com potenciais aplicações para Engenharia de Tecidos e regeneração óssea. (AU)