Hidrogel de colágeno contendo BaTiO3NP e MWCNT-COOH para a bioengenharia de tecido ósseo

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Oliveira, Eduarda Rocha de lattes
Orientador(a): Pereira, Michele Munk lattes
Banca de defesa: Maranduba, Carlos Magno da Costa lattes, Medeiros, Rebecca Vasconcellos Botelho de lattes, Sá, Marcos Augusto de lattes, Costa, Raquel Alves lattes
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso embargado
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Ciências Biológicas: Imunologia e Doenças Infecto-Parasitárias/Genética e Biotecnologia
Departamento: ICB – Instituto de Ciências Biológicas
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/17945
Resumo: Hidrogéis de colágeno (COL) nanoestruturados com nanomateriais (NMs) são promissores para a bioengenharia do tecido ósseo. As Nanopartículas de Titanato de Bário (BaTiO3 NP) apresentam características piezoelétricas e capacidade de formar dipolos, enquanto os Nanotubos de Carbono Multicamadas Carboxilados (MWCNTCOOH) são bons condutores elétricos e apresentam atividade antimicrobiana. Estas são propriedades desejáveis em hidrogéis osteoindutores e para aplicação clínica em regeneração óssea. Hipotetizamos que o hidrogel nanoestruturado contendo COL/BaTiO3 NP/ MWCNT-COOH tenha propriedades mecânicas e elétricas aprimoradas, seja citocompatível, antibacteriano e promova a maturação de osteoblastos primários de ratos neonatos Wistar (rOB). Neste estudo o objetivo foi caracterizar propriedades físicas, eletroquímicas e mecânicas, avaliar a citocompatibilidade e investigar a bioatividade antibacteriana, osteoindutora e osteogênica destes hidrogéis contendo 1, 10 e 100 µg/mL de MWCNT-COOH (denominados NTB/NTC1, NTB/NTC10 e NTB/NTC100) em comparação a hidrogéis com apenas COL e COL/BaTiO3 NP (denominado NTB). As análises de caracterização indicaram melhora (p<0,05) na resistência mecânica dos hidrogéis contendo MWCNT-COOH (grupos NTB/NTC; p<0,05) em comparação aos grupos COL e NTB. Além disso, NTB/NTC10 apresentou maior condutividade elétrica em relação aos outros grupos (p<0,05). Dados de citocompatibilidade com rOBs mostraram boa morfologia avaliada por microscopia de luz, viabilidade celular avaliada por MTT e alamar blue e, atividade da enzima superóxido dismutase regularizada em todos os grupos de hidrogéis testados NTB/NTC em comparação a COL e NTB (p>0,05), ao longo de 14 dias de cultivo. Dados de bioatividade demonstraram que a incorporação de MWCNT-COOH nos hidrogéis aumenta a atividade antibacteriana, principalmente em relação a Escherichia coli, no grupo NTB/NTC10 (p<0,05). Diante dos bons resultados de NTB/NTC10 nas avaliações mecânicas, elétricas e antibacterianas, este grupo foi avaliado (em comparação a COL e NTB) quanto à maturação de rOBs e formação óssea. Apesar de não ter havido diferença na atividade da fosfatase alcalina (p>0,05), nódulos de mineralização foram identificados em maior quantidade por Alizarin Red S (p<0,05) e Von Kossa em NTB e NTB/NTC10 em relação a COL, mesmo na ausência de indutores no meio de cultura. Por fim, a expressão gênica de COL I foi sub-regulada, enquanto a de OCN e RUNX2 foi sobre- regulada em rOBs cultivadas em NTB/NTC10 em comparação aos grupos COL e NTB. Estes dados demonstram que a associação de BaTiO3 e MWCNT-COOH no hidrogel de colágeno proposto NTB/NTC10 aumentou a capacidade de formação óssea de forma espontânea e citocompatível e é promissor para aplicação na bioengenharia e regeneração do tecido ósseo.