Hidrogéis tecido-específicos derivados de matriz extracelular descelularizada com propriedades mecânicas ajustáveis: caracterização e aplicações na área (bio)médica

Resumo

A bioimpressão 3D baseada na tecnologia de extrusão é uma das mais utilizadas para obtenção de estruturas complexas. O material utilizado, ou biotinta, necessariamente um hidrogel, deve exibir um compromisso entre sua printabilidade e biocompatibilidade, ou seja, apresentar comportamento reológico adequado para extrusão, mantendo adequada retenção de forma e fornecendo um ambiente amigável e pró-regenerativo para as células vivas. Hidrogéis derivados de matriz extracelular descelularizada (dECM) são de especial interesse para a formulação de biotintas pois fornecem às células um conjunto de propriedades e sinalizações tecido-específicas. Apesar de estes hidrogéis representarem muito bem o microambiente bioquímico, eles ainda carecem de propriedades reológicas e biomecânicas adequadas. Durante a fase 1 do projeto PIPE, utilizamos uma abordagem de reforço físico das matrizes e otimizamos uma formulação de biotinta à base de dECM e polissacarídeos, que alia printabilidade e biocompatibilidade. Além disso, exploramos o uso de um agente de reticulação química covalente e mostramos que o uso desse composto pode gerar géis mais resistentes e mais facilmente manipuláveis. Agora, nesta segunda fase do PIPE, iremos realizar a translação dos achados que foram obtidos anteriormente para um dos tipos de dECM, a derivada de aorta, para formulações contendo diferentes tipos de tecidos e órgãos descelularizados, sendo eles: tecido adiposo, osso, cartilagem, músculo, miocárdio, pulmão, pele, cérebro, rim, fígado, baço, pâncreas, cólon e estômago. As condições utilizadas para cada tipo de reforço são ajustáveis, e por isso a resistência do material final pode ser adaptada à aplicação desejável. Além da caracterização bioquímica, reológica e biomecânica dos hidrogéis, será investigada sua influência na adesão, viabilidade, proliferação e diferenciação celular. Propomos também a bioimpressão de um modelo do tecido osteocondral com gradiente de propriedades biomecânicas conferido pelo uso de diferentes biotintas, a fim de demonstrar a diferenciação espacialmente direcionada de células-tronco derivadas do tecido adiposo. Por fim, para demonstrar a bioimpressão de um tecido mole, é proposta a impressão de um modelo de ventrículo em um banho de suporte, utilizando, para isso, cardiomiócitos derivados de células tronco pluripotentes induzidas (iPSC-CM). A partir desses resultados, esperamos criar uma linha de produtos - baseados nos diferentes tecidos estudados - para pesquisadores trabalhando em diversas áreas das Ciências Biomédicas. (AU)