The extracellular matrix (ECM) is secreted by the host tissue and is an important key for mechanisms of cell responses. The main properties of the ECM materials include biodegradability, biocompatibility, and nanostructured in a 3D fibre network. In addition, ECM is composed of important molecules like growth factors, glycosaminoglycans (GAGs), collagens, fibronectin, and lamin, while final composition depends on the native tissue. We have selected for this study ECMs from cortical bone (B-ECM) and pericardium (P-ECM) tissue. These ECMs were digested by collagenase, pepsin and trypsin. Each of these digested ECMs was used to produce PLLA-ECM based electrospun scaffolds by two different methodologies (1) non-crosslinked (NCLK) hybrid electrospun scaffolds composed of PLLA and digested ECMs and (2) PLLA-collagen electrospun scaffolds crosslinked with digested ECMs (CLK scaffolds). This research proposes the characterization of the digestion promoted by collagenase, pepsin and trypsin on the ECMs, followed by the evaluation of the potential of the digested ECMs and of the PLLA-ECM scaffolds for bone regeneration. The proteinaceous mixture, produced from the ECM digestion, had compositions, which were dependent on the type of ECM, and on the enzymatic treatment, as shown by protein quantification, GAGs quantification, TGA, SDS-page and TPEF-SHG. All the results point to an extensive digestion caused by collagenase and pepsin and a milder digestion caused by trypsin. The digested ECMs were incorporated into nanofibrous scaffolds, and the products were characterized by SEM, TGA, DSC and TPEF-SHG. The porous nanofibrous mesh from non-crosslinked scaffolds exhibited fibres without beads and a uniform diameter. However, the crosslinked scaffolds presented non-organized agglomerates around the fibres making a less porous surface. TGA and DSC suggest the incorporation of the ECMs on the scaffolds. However, the distribution of the protein on the polymer was mostly dependent on the incorporation method, as showed by TPEF-SHG. To access the biomaterial ability for bone regeneration, bone marrow mesenchymal stem cells (BMMSCs) were cultured on the scaffolds over 21 days. Osteogenic markers such as ALP activity, mineral nodule formation by ARS staining, col1a2 immunostaining, and gene expression were analysed to access how the materials could induce BMMSCs osteodifferentiation. Comparing NCLK to CLK scaffolds the key factor for osteogenesis is the release of soluble factors, showing NCLK scaffolds with a higher ability to induce mineralization than CLK scaffolds. However, when comparing the effect of the enzymatic digestion on the mineralization of the scaffolds over the days, it is possible to establish that the effect of the enzymatic treatment is also related to the type of ECM. Despite all those differences, some PLLA-ECM scaffolds exhibited potential to induce earlier mineralization, observed by the analysis of bglap, runX2, Osx, sparc and col1a2 genes as osteogenic markers. / A matriz extracelular (ECM) é secretada pela células no tecido nativo e reúne propriedades chave para respostas celulares. Entre suas principais propriedades destacam-se: biodegradabilidade, biocompatibilidade e nanoestruturada tridimensionalmente. Além disso, é rica em sinalizadores celulares tais como: fatores de crescimento, glicosaminaglicanas (GAGs), colágeno, fibronectina e laminina, no entanto sua composição depende do tecido na qual se encontra. Para este estudo, foram selecionadas ECMs provenientes de osso cortical e de pericárdio. Estas ECMs foram digeridas por colagenase, pepsina e tripsina. Cada um dos produtos de digestão foi utlizado para a produção de suportes eletrofiados de PLLA-ECM, utilizando-se dois diferentes métodos de incorporação, (1) Suportes eletrofiados híbridos de PLLA-ECM obtidos a partir da eletrofiação da co-solução em 1,1,1,3,3,3-hexafluor-2-propanol, e (2) imobilização das ECM digeridas sobre suportes eletrofiados de PLLA-colágeno. O presente trabalho propõe-se a caracterizar as ECMs digeridas e a avaliar o potencial dos suportes eletrofiados de PLLA-ECM para a regeneração óssea. A mistura proteinácea obtida a partir da digestão das ECMs, mostrou que a sua composição é dependentes do tipo de ECM e da digestão enzimática, resultado este confirmado através da quantificação de proteínas, quantificação de glicosaminoglicanas, TGA, SDS-page e TPEF-SHG. A partir destes, foi observada que a colagenase é a enzima que promove a maior degradação das ECMs, enquanto que a tripsina promove uma degradação em menor escala. As matrizes digeridas foram incorporadas no material nanoestruturado, estes foram caraterizados por SEM, TGA, DSC e TPEF-SHG. Observou-se que a malha eletrofiada a partir da co-solução de PLLA-ECM exibiu a formação de fibras de diâmetro uniforme, enquanto que os suportes imobilizados apresentaram a formação de aglomerados sólidos ao redor das fibras, originando uma malha menos porosa. As análises de TGA e DSC confirmaram a incoporação das ECMs nas malhas eletrofiadas, e através da técnica de TPEF-SHG observou-se a distribuição das proteinas no polímero. O potencial dos materiais para a regeneração óssea foi avaliado através da cultura de células tronco mesenquimais de medula óssea sobre os suportes eletrofiados durante 21 dias, e em seguida, medidas de ALP, quantificação de coloração com vermelho de alizarina, imunofluorescência com anticorpo col1a2, e expressão de gênica foram analisadas para a avaliação de como os materiais eletrofiados de PLLA-ECM induzem a osteodiferenciação. Comparando-se materiais produzidos por co-solução e os materiais imobilizados foi possível observar que a resposta osteogênica é maior nos materiais híbridos devido a liberação de fatores solúveis dos suportes eletrofiados. No entanto, comparando-se o efeito da digestão enzimática na capacidade de mineralização dos suportes , é possível observar que o efeito da digestão enzimática é dependente do tipo de ECM. Em geral, foi possível observar que os suportes eletrofiados de PLLA-ECM exibem potencial para uso em engenharia de tecidos, em específico, regeneração óssea, uma vez que apresentaram-se regulados o conjunto de genes bglap, RunX2, Osx, sparc e col1a2.

Células-tronco humanas derivadas da polpa dental (hDPSCs) e células-tronco humanas derivadas de tecido adiposo (AhSCs) são células multipotentes capazes de diferenciação osteogênica in vitro e in vivo, e promissoras fontes de células para a engenharia de tecido ósseo, dada a sua facilidade de expansão, isolamento e diferenciação. É de grande interesse compreender qual é o melhor tipo celular para diferenciação osteogênica, assim, o objetivo deste estudo foi comparar o potencial de diferenciação osteogênica in vitro e in vivo entre hDPSCs e hASCs. Foram isoladas e estabelecidas seis populações de células-tronco de hDPSCs (entre 7-12 anos) e seis da hASC (de indivíduos com idade entre 30-49 anos). Após a indução in vitro, a diferenciação osteogênica foi comprovado através das colorações de fosfatase alcalina (9 dias) e vermelho de alizarina (14 e 21 dias). A quantificação da mineralização da matriz após 21 dias de diferenciação osteogênica revelou 2,24 mais ossificação das hDPSCs em relação às hASCs. Para realizar o experimento in vivo, foram triados seis biomateriais para verificar qual melhor biomaterial para o nosso modelo, defeito crítico em calvária de Ratos Wistar não imunossuprimidos, com três amostras de hDPSCs. Após 45 dias, CellCeram(TM) exibiu a melhor neoformação óssea in vivo, e foi selecionado para comparar os potenciais osteogênicos in vivo entre hDPSCs e hASCs. Células (10e6) foram associadas a discos de 4,5 mm CellCeram(TM), grupo controle foi realizado através do transplante do biomaterial livre de células. Neoformação óssea foi mensurada 45 dias após a cirurgia através da coloração histológica de hematoxilina / eosina. A formação óssea total foi quantificada através da análise de imagens de todas as ilhas de ossificação. A associação entre hDPSCs e CellCeram(TM) promoveu 7,24 vezes mais neoformação óssea quando comparado com a associação entre esse mesmo material e hASCs (p <0,0001). A utilização de células-tronco adultas para regeneração óssea é uma ótima abordagem para uso terapêutico, e calcular ou predizer o potencial osteogênico das células utilizadas é extremamente importante e necessário para futura aplicação em novas estratégias de bioengenharia de tecido ósseo / Human dental pulp stem cells (hDPSCs) and human adipose-derived stem cells (AhSCs) are multipotent cells capable of undergoing osteogenesis in vitro and in vivo, and promising cell-source populations for bone tissue engineering given their easiness of isolation, expansion and differentiation. It is of great interest to understand which is the best cell type for osteogenic differentiation, thus the aim of this study is to compare the in vitro and the in vivo osteogenic differentiation potentials between DPSCs and ASCs. We isolated six stem cell populations from DPSCs (aged 7-12 years) and six from ASCs (from subjects aged 30-49 years) and cell culture was established. After in vitro induction the populations were able to undergo osteogenic differentiation, as evidenced by alkaline phosphatase (9 days) and alizarin red S (14 and 21 days) stainings. Quantification of matrix mineralization after 21 days of osteogenic differentiation revealed an enhancement of 2.24-fold increase between hDPSCs and hASCs differentiation. To perform the in vivo experiment, we promoted a screening of six scaffolds to find out which would be best scaffold to our model, a calvarial critical-sized defect in Wistar non-immunosuppressed rats, with three different culture samples of hDPSCs. After 45 days, CellCeram(TM) displayed the best in vivo bone neoformation, and was used to compare the in vivo osteogenic potentials between hDPSCs and hASCs. Cells (10e6) were associated to 4.5 mm CellCeram(TM) discs, and control groups were performed transplanting the biomaterial free of cells. Bone healing was measured through histological hematoxylin/eosin staining 45 days after surgery. Newly formed bone was also evaluated by total bone island surface quantification through image analysis. The association between hDPSCs and CellCeram(TM) induced a mean of 7.24 times more bone formation when compared to the association between this same material and hASCs (p<0.0001). The use of adult stem cells for bone regeneration is a robust therapeutic option, and calculate or predicts the osteogenic potential of the cell used are extremely important and necessary to future application, and translation to new strategies in bone tissue engineering

A engenharia de tecidos está conceituada na cultura prévia de células com proteínas morfogenéticas em Corpos Porosos Estruturais - CPE(s) (Scaffolds) de biomateriais, que simulam a matriz extracelular, oferecendo suporte para o crescimento celular na formação do tecido maduro. Este trabalho estuda a manufatura de corpos-de-prova em alumina através do método de incorporação sistematizada de partículas de sacarose e naftaleno como agentes orgânicos fugitivos formadores de poros, a fim de se obter porosidade específica quanto ao tamanho, volume, morfologia, interconectividade e reprodutibilidade de processo. Optou-se pela cerâmica de alumina devido às suas características universais de manufatura e baixo custo. Os CPE(s) foram caracterizados qualitativa e quantitativamente quanto à morfologia e macroestrutura através de microscopia eletrônica de varredura - MEV e porosimetria de mercúrio e quanto à densidade e porosidade aparente através do teste por imersão (Arquimedes). Verificou-se a viabilidade dos métodos de manufatura empregados na obtenção das características desejáveis para a aplicação proposta. / Tissue Engineering is concerned with the previous culture of cells with morphogenetics proteins grown factors in biomaterials Scaffolds (Corpos Porosos Estruturais - CPE(s)) which simulate the extra cellular matrix, offering support for the cellular growth for the formation of the mature tissue. This work studies the manufacture of alumina samples by the method of systematized incorporation of sugar cane and naphthalene particles as fugitive organic agents for pores generation aiming the obtaining of specific porosities with size to volume relationship, morphology, connective porous and process repeatability. Alumina ceramic was selected due to its universal manufacture characteristics and its low cost. Scaffolds were characterized qualitative and quantitatively to the porous morphology and macrostructure using scanning electronic microscopy - SEM and Mercury porosimetry measurement and the relationship to apparent density and porosity using immersion Archimedes test. The viability of the selected manufacture methods was fulfilled by the obtaintion of desirable characteristics for the proposed application.

A engenharia de tecidos está conceituada na cultura prévia de células com proteínas morfogenéticas em Corpos Porosos Estruturais - CPE(s) (Scaffolds) de biomateriais, que simulam a matriz extracelular, oferecendo suporte para o crescimento celular na formação do tecido maduro. Este trabalho estuda a manufatura de corpos-de-prova em alumina através do método de incorporação sistematizada de partículas de sacarose e naftaleno como agentes orgânicos fugitivos formadores de poros, a fim de se obter porosidade específica quanto ao tamanho, volume, morfologia, interconectividade e reprodutibilidade de processo. Optou-se pela cerâmica de alumina devido às suas características universais de manufatura e baixo custo. Os CPE(s) foram caracterizados qualitativa e quantitativamente quanto à morfologia e macroestrutura através de microscopia eletrônica de varredura - MEV e porosimetria de mercúrio e quanto à densidade e porosidade aparente através do teste por imersão (Arquimedes). Verificou-se a viabilidade dos métodos de manufatura empregados na obtenção das características desejáveis para a aplicação proposta. / Tissue Engineering is concerned with the previous culture of cells with morphogenetics proteins grown factors in biomaterials Scaffolds (Corpos Porosos Estruturais - CPE(s)) which simulate the extra cellular matrix, offering support for the cellular growth for the formation of the mature tissue. This work studies the manufacture of alumina samples by the method of systematized incorporation of sugar cane and naphthalene particles as fugitive organic agents for pores generation aiming the obtaining of specific porosities with size to volume relationship, morphology, connective porous and process repeatability. Alumina ceramic was selected due to its universal manufacture characteristics and its low cost. Scaffolds were characterized qualitative and quantitatively to the porous morphology and macrostructure using scanning electronic microscopy - SEM and Mercury porosimetry measurement and the relationship to apparent density and porosity using immersion Archimedes test. The viability of the selected manufacture methods was fulfilled by the obtaintion of desirable characteristics for the proposed application.

The extracellular matrix (ECM) is secreted by the host tissue and is an important key for mechanisms of cell responses. The main properties of the ECM materials include biodegradability, biocompatibility, and nanostructured in a 3D fibre network. In addition, ECM is composed of important molecules like growth factors, glycosaminoglycans (GAGs), collagens, fibronectin, and lamin, while final composition depends on the native tissue. We have selected for this study ECMs from cortical bone (B-ECM) and pericardium (P-ECM) tissue. These ECMs were digested by collagenase, pepsin and trypsin. Each of these digested ECMs was used to produce PLLA-ECM based electrospun scaffolds by two different methodologies (1) non-crosslinked (NCLK) hybrid electrospun scaffolds composed of PLLA and digested ECMs and (2) PLLA-collagen electrospun scaffolds crosslinked with digested ECMs (CLK scaffolds). This research proposes the characterization of the digestion promoted by collagenase, pepsin and trypsin on the ECMs, followed by the evaluation of the potential of the digested ECMs and of the PLLA-ECM scaffolds for bone regeneration. The proteinaceous mixture, produced from the ECM digestion, had compositions, which were dependent on the type of ECM, and on the enzymatic treatment, as shown by protein quantification, GAGs quantification, TGA, SDS-page and TPEF-SHG. All the results point to an extensive digestion caused by collagenase and pepsin and a milder digestion caused by trypsin. The digested ECMs were incorporated into nanofibrous scaffolds, and the products were characterized by SEM, TGA, DSC and TPEF-SHG. The porous nanofibrous mesh from non-crosslinked scaffolds exhibited fibres without beads and a uniform diameter. However, the crosslinked scaffolds presented non-organized agglomerates around the fibres making a less porous surface. TGA and DSC suggest the incorporation of the ECMs on the scaffolds. However, the distribution of the protein on the polymer was mostly dependent on the incorporation method, as showed by TPEF-SHG. To access the biomaterial ability for bone regeneration, bone marrow mesenchymal stem cells (BMMSCs) were cultured on the scaffolds over 21 days. Osteogenic markers such as ALP activity, mineral nodule formation by ARS staining, col1a2 immunostaining, and gene expression were analysed to access how the materials could induce BMMSCs osteodifferentiation. Comparing NCLK to CLK scaffolds the key factor for osteogenesis is the release of soluble factors, showing NCLK scaffolds with a higher ability to induce mineralization than CLK scaffolds. However, when comparing the effect of the enzymatic digestion on the mineralization of the scaffolds over the days, it is possible to establish that the effect of the enzymatic treatment is also related to the type of ECM. Despite all those differences, some PLLA-ECM scaffolds exhibited potential to induce earlier mineralization, observed by the analysis of bglap, runX2, Osx, sparc and col1a2 genes as osteogenic markers. / A matriz extracelular (ECM) é secretada pela células no tecido nativo e reúne propriedades chave para respostas celulares. Entre suas principais propriedades destacam-se: biodegradabilidade, biocompatibilidade e nanoestruturada tridimensionalmente. Além disso, é rica em sinalizadores celulares tais como: fatores de crescimento, glicosaminaglicanas (GAGs), colágeno, fibronectina e laminina, no entanto sua composição depende do tecido na qual se encontra. Para este estudo, foram selecionadas ECMs provenientes de osso cortical e de pericárdio. Estas ECMs foram digeridas por colagenase, pepsina e tripsina. Cada um dos produtos de digestão foi utlizado para a produção de suportes eletrofiados de PLLA-ECM, utilizando-se dois diferentes métodos de incorporação, (1) Suportes eletrofiados híbridos de PLLA-ECM obtidos a partir da eletrofiação da co-solução em 1,1,1,3,3,3-hexafluor-2-propanol, e (2) imobilização das ECM digeridas sobre suportes eletrofiados de PLLA-colágeno. O presente trabalho propõe-se a caracterizar as ECMs digeridas e a avaliar o potencial dos suportes eletrofiados de PLLA-ECM para a regeneração óssea. A mistura proteinácea obtida a partir da digestão das ECMs, mostrou que a sua composição é dependentes do tipo de ECM e da digestão enzimática, resultado este confirmado através da quantificação de proteínas, quantificação de glicosaminoglicanas, TGA, SDS-page e TPEF-SHG. A partir destes, foi observada que a colagenase é a enzima que promove a maior degradação das ECMs, enquanto que a tripsina promove uma degradação em menor escala. As matrizes digeridas foram incorporadas no material nanoestruturado, estes foram caraterizados por SEM, TGA, DSC e TPEF-SHG. Observou-se que a malha eletrofiada a partir da co-solução de PLLA-ECM exibiu a formação de fibras de diâmetro uniforme, enquanto que os suportes imobilizados apresentaram a formação de aglomerados sólidos ao redor das fibras, originando uma malha menos porosa. As análises de TGA e DSC confirmaram a incoporação das ECMs nas malhas eletrofiadas, e através da técnica de TPEF-SHG observou-se a distribuição das proteinas no polímero. O potencial dos materiais para a regeneração óssea foi avaliado através da cultura de células tronco mesenquimais de medula óssea sobre os suportes eletrofiados durante 21 dias, e em seguida, medidas de ALP, quantificação de coloração com vermelho de alizarina, imunofluorescência com anticorpo col1a2, e expressão de gênica foram analisadas para a avaliação de como os materiais eletrofiados de PLLA-ECM induzem a osteodiferenciação. Comparando-se materiais produzidos por co-solução e os materiais imobilizados foi possível observar que a resposta osteogênica é maior nos materiais híbridos devido a liberação de fatores solúveis dos suportes eletrofiados. No entanto, comparando-se o efeito da digestão enzimática na capacidade de mineralização dos suportes , é possível observar que o efeito da digestão enzimática é dependente do tipo de ECM. Em geral, foi possível observar que os suportes eletrofiados de PLLA-ECM exibem potencial para uso em engenharia de tecidos, em específico, regeneração óssea, uma vez que apresentaram-se regulados o conjunto de genes bglap, RunX2, Osx, sparc e col1a2.

Os cimentos de fosfato de cálcio (CFCs) formam uma pasta viscosa após a mistura de uma fase sólida (sal de fosfato de cálcio) com uma fase líquida (água ou uma solução aquosa). Esta pasta endurece, dando lugar a um precipitado que contenha um ou mais fosfatos de cálcio, que graças à sua formação à temperatura corporal evita uma resposta imunológica negativa do organismo. Embora uma das caraterísticas mais importantes dos cimentos de -TCP seja sua reabsorbilidade pelo organismo, a taxa de reabsorção In Vivo pode ser lenta devido à ausência de macroporos abertos. No presente trabalho foram obtidas estruturas macroporosas com presença de interconexões a partir da mistura de cimento de -TCP com uma fase líquida espumada. A fase líquida foi constituída de diferentes concentrações de hidrogenofosfato de sódio e um surfactante (Lutensol ON 110 ou Lauril Sulfato de Sódio), sendo espumada por agitação manual num sistema composto por 2 seringas conectadas por uma válvula de PVC. Após, foi acrescentado o pó de cimento, o qual foi misturado com a espuma no mesmo sistema. Verificou-se que as soluções com Lutensol apresentaram maior espumabilidade (218 – 400%) que as soluções com Lauril (63 – 209%). A difração de raios X evidenciou a transformação de -TCP em Hidroxiapatita deficiente em cálcio em todas as amostras após a imersão em solução de Ringer. As amostras preparadas com Lutensol apresentaram macroporos abertos com diâmetros maiores a 100m. Além disso foi observado que a macroestrutura final e o tamanho dos macroporos dos cimentos espumados varia em função das concentrações de fosfato e surfactante, além da proporção L/P. Por outro lado, a resistência a compressão das amostras macroporosas diminuiu com o aumento da porosidade total. Finalmente, foi observada a formação de uma camada continua de apatita sobre a superfície dos cimentos após imersão em SBF durante 21 dias. Este estudo sugere que as amostras de cimento de fosfato de cálcio espumadas com Lutensol possuem potencial para uso como arcabouços (scaffolds) para crescimento de tecidos. / Calcium phosphate cements (CPCs) form a viscous paste after mixing a solid phase (a calcium phosphate salt) with a liquid phase (water or an aqueous solution). This paste hardens, forming a precipitate with one or more calcium phosphates, which thanks to their formation at body temperature prevent a negative immune response. Even though one of the most important characteristics of -TCP cements is their resorbability in the body, their In Vivo resorption rate is low due to the lack of open macropores. In the present work, macroporous interconnected structures were obtained by mixing the -TCP cement with a foamed liquid phase. The liquid phase was composed of different concentrations of sodium hydrogenphosphate and a surfactant (Lutensol ON 110 or Sodium Lauril Sulfate), and it was foamed by manual agitation in a system of two syringes connected by a PVC valve. The cement powder was then added to the system and mixed with the foam likewise. Solutions with Lutensol showed better foamability (218 - 400%) than solutions with Lauril (63 - 209%). X-ray diffraction showed the transformation of -TCP into Calcium Deficient Hydroxyapatite in every sample after immersion in Ringer’s solution. Samples prepared with Lutensol showed open macropores with diameters greater than 100m. It was found that final macrostructure and size of macropores in the foamed cements vary according to phosphate and surfactant concentrations, as well as to the L/P ratio. It was also found that compressive strength of the macroporous samples decreased with the increase of the total porosity. Finally, a continuous apatite layer was observed on the surface of the cements after immersion in SBF for 21 days. This study suggests that the calcium phosphate cement samples foamed with Lutensol have potential to be applied as scaffolds for bone tissue regeneration.

A Engenharia de Tecidos tem como objetivo desenvolver alternativas para o tratamento de doenças degenerativas e regeneração de tecidos lesionados. O princípio básico da Engenharia de Tecidos é promover o crescimento de células sobre um substrato. Esse substrato deve reproduzir a matriz extracelular, influenciando a diferenciação e as funções celulares. Para isso, neste trabalho, nanopartículas poliméricas de poli(3-hidroxibutirato-co- 3-hidroxivalerato) (PHBHV), com diferentes diâmetros hidrodinâmicos, foram sintetizadas pelo método de emulsão-evaporação do solvente. A concentração do surfactante, a velocidade de agitação durante a emulsificação e o tempo de agitação foram variados a fim de se analisar a influência desses parâmetros no diâmetro hidrodinâmico, índice de polidispersidade e estabilidade coloidal das emulsões. Os parâmetros que mais influenciaram no diâmetro hidrodinâmico e no índice de dispersidade foram a concentração de surfactante e a amplitude de sonicação da emulsão, respectivamente. Após a obtenção das dispersões com estabilidade coloidal, realizou-se a modificação química da superfície dessas partículas utilizando os aminosilanos, 3-aminopropiltrimetoxisilano (APTMS) e 3- aminopropiltrietoxisilano (APTES). Essa modificação química na superfície das nanopartículas teve como objetivo a mimetização da matriz extracelular, permitindo a adesão e proliferação das células. As partículas modificadas foram caracterizadas por espalhamento de luz dinâmico (DLS), microscopia de força atômica (AFM), calorimetria exploratória diferencial (DSC), Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) e Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio (RMN 1H). Os resultados de FTIR mostraram o aparecimento de pico referente ao grupo amino, que foi indicativo da modificação química da superfície das nanopartículas. Os resultados de RMN 1H mostraram o sinal dos grupos CH3 do silano APTMS no espectro das nanopartículas modificadas por APTMS, e nas partículas modificadas por APTES, foi possível identificar o sinal referente aos grupos CH2 do APTES. A partir desses resultados comprovou-se a modificação química da superfície das nanopartículas pelos aminosilanos. / Tissue engineering aims to develop alternatives to treat damaged tissues by promoting tissue regeneration. The basic principle of Tissue Engineering is to promote the growth of cells on a substrate. This substrate must reproduce the extracellular matrix, influencing particular cell functions and differentiation fate. For this purpose, at the present work, polymeric nanoparticles of poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBHV) with different hydrodynamic diameters were synthesized by emulsion-solvent evaporation technique. The concentration of the surfactant, stirring speed during emulsification and stirring time were varied in order to analyze the influence of these parameters on hydrodynamic diameter, polydispersity and colloidal stability. The parameters that most influenced the hydrodynamic diameter and polydispersity index were the variation in the surfactant concentration and the variation of emulsion sonication amplitude, respectively. After that, the nanoparticles had their surface modified by 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) and 3- aminopropyltriethoxysilane (APTES). The aim of this chemical modification was to mimic the extracellular matrix, allowing the adhesion and proliferation of cells. The modified particles were characterized by dynamic light scattering (DLS), atomic force microscopy (AFM), differential scanning calorimetry (DSC), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and proton nuclear magnetic resonance (1H NMR). The FTIR results showed a peak of the amino group, which was an indicative of the nanoparticles surface chemical modification. 1H NMR results showed the signal of the CH3 groups of the APTMS silane in the spectrum of the APTMS-modified nanoparticles and in the APTES-modified particles it was possible to identify signal relating to the CH2 groups of the APTES. From these results, it was verified the nanoparticles surface chemical modification by the aminosilanes.

Com o aumento da expectativa de vida e o envelhecimento da população, a medicina regenerativa vem ocupando um importante espaço visando manter a qualidade de vida da população. A engenharia de tecidos, apoiada nos avanços da biotecnologia e da nanotecnologia, vem se configurando como alternativa mais versátil e menos custosa ao reparo e transplante de tecidos e órgãos. Os arcabouços para engenharia tecidual constituídos de nanofibras têm o potencial para mimetizar a arquitetura nanométrica dos tecidos humanos, especialmente devido à grande área superficial e elevada porosidade. Para a fabricação de arcabouços de nanofibras, a técnica mais utilizada é a de eletrofiação, devido à sua alta versatilidade, e os materiais mais estudados são os polímeros biodegradáveis e biocompatíveis, que são os mais desejados para fins biomédicos. A esterilização é uma etapa crítica no processo de fabricação de produto médico implantável e pode ter impacto no desempenho dos arcabouços poliméricos. Desta forma, o objetivo deste estudo foi avaliar o impacto da esterilização por gás ozônio em arcabouços de nanofibras poliméricas eletrofiadas para engenharia de tecidos. A esterilização por ozônio foi eficaz na inativação do indicador biológico G. stearothermophilus, caracterizando eficácia na letalidade microbiana; igualmente, não se detectou crescimento microbiano no teste de esterilidade. Os arcabouços de nanofibras de poli(ácido láctico-co-ácido glicólico) tiveram suas propriedades físico-químicas, mecânicas e biológicas preservadas, mantendo o mesmo desempenho como suporte para o crescimento de fibroblastos NIH3T3 após a esterilização. Já os arcabouços de poli-caprolactona, tiveram suas propriedades alteradas e apresentaram um melhor desempenho na proliferação celular de fibroblastos L929 após a esterilização. Assim, o gás ozônio se mostrou como um método alternativo para a esterilização de nanofibras poliméricas para engenharia tecidual. / Since world population is ageing, regenerative medicine has become a growing area in the medical field in order to maintain the life quality of population. With the advance of biotechnology and nanotechnology, tissue engineering has emerged as a more versatile and less costly alternative to tissue repair and transplantation. Nanofibers have the potential to mimic the human tissue architecture at the nanometer scale, especially due to their large surface area and high porosity. Electrospinning is the most applied technique to fabricate nanofibers scaffolds mainly because of its powerful and high versatility. Many polymers can be used on the fabrication of nanofibers scaffolds; however, the biodegradable and biocompatible polymers are the most desired ones for biomedical purposes. Sterilization is a critical step in the fabrication process and might impact the performance of polymeric scaffolds. Therefore, the aim of this study was to evaluate the impact of sterilization by ozone gas on polymeric electrospun nanofibers scaffolds for tissue engineering. Ozone gas sterilization was efficient in killing the G. stearothermophilus spores, a common biological indicator used for validation of sterilization processes. The sterilization method preserved the physico-chemical, mechanical, and biological properties of poly(lactic-co-glycolic) acid nanofibers, keeping the performance of NIH3T3 proliferation on the scaffolds. On the other hand, the same sterilization method altered some properties of poly-caprolactone electrospun scaffolds, what improved L929 fibroblasts proliferation on the scaffolds after sterilization. Therefore, ozone gas was found to be a benign sterilization method for polymeric electrospun scaffolds for tissue engineering.

A engenharia de tecidos é uma área de pesquisa que busca alternativas para a regeneração de tecidos danificados. Uma subárea dessa nova ciência faz uso das células-tronco, capazes de participar do processo de regeneração tecidual. As células são cultivadas em suportes porosos chamados de biomateriais ou scaffolds. As células-tronco mesenquimais de polpa de dente são células multipotentes e fáceis de serem obtidas. A policaprolactona, polímero atóxico, tem sido vastamente utilizada na fabricação de scaffolds devido as suas propriedades mecânicas, adequadas para a regeneração de alguns tecidos. A cultura dinâmica em biorreatores vem sendo utilizada pela sua capacidade de mimetizar as condições do ambiente natural das células-tronco no organismo humano. O objetivo do presente trabalho foi definir um protocolo de cultivo de células-tronco mesenquimais da polpa de dente em scaffolds de policaprolactona em multicamada, utilizando biorreatores de perfusão. Os biorreatores foram projetados com base em informações presentes na literatura. Os scaffolds de policaprolactona foram produzidos por electrospinning e apresentaram um diâmetro de 15 mm, aproximadamente 300 μm de espessura e diâmetro médio das fibras de 0,98 ± 0,24 μm. O cultivo estático, para fins de comparação, foi realizado em triplicata. Para o cultivo dinâmico, analisaram-se 3 diferentes vazões: 0,1 mL.min-1, 0,08 mL.min-1 e 0,05 mL.min-1. Nos dias 1, 3 e 7 de cultivo celular as análises de viabilidade celular foram realizadas pelo ensaio de WST-8, a citotoxicidade pela dosagem de LDH e de adesão celular pela histologia.. As células cultivadas nos scaffolds do topo da estrutura em camadas apresentaram maior viabilidade celular para as vazões de 0,1 e 0,08 mL.min-1 entre os dias 1 e 7 do cultivo celular. O cultivo dinâmico realizado na vazão de 0,05 mL.min-1 obteve um número baixo de células viáveis em todos os dias de análise. No cultivo estático, a viabilidade celular aumentou do primeiro ao sétimo dia de cultivo, mas permaneceu abaixo da maior vazão testada. As análises de histologia confirmaram a presença de células nas superfícies dos scaffolds. Os níveis maiores de citotoxicidade foram encontrados para o cultivo dinâmico, principalmente para a vazão de 0,1 mL.min-1, bem como foi observada maior viabilidade celular para essa vazão. Ainda é necessário repetir ambos os cultivos para confirmar os resultados e validar o protocolo definido para os experimentos. No entanto, no cultivo dinâmico, a vazão de 0,1 mL.min-1 proporcionou resultados promissores para o sistema de perfusão utilizado, podendo comprovar as vantagens do cultivo dinâmico de células-tronco para a medicina regenerativa. / Tissue engineering is an area of research which seeks for alternatives for the regeneration of damaged tissue. A sub-area of this new science uses stem cells, which are able to participate in the process of tissue regeneration. The cells are cultivated in porous supports called biomaterials or scaffolds. The mesenchymal stem cells from teeth pulp are multipotent cells and are easily obtained. Polycaprolactone, an atoxic polymer, has been extensively used in the production of scaffolds, due to its mechanical properties which are suitable for the regeneration of certain types of tissue. The dynamic cultivation using bioreactors is currently used because of its capacity to immitate the conditions of the natural environment of stem cells in the human organism. The aim of the present study has been to define a protocol for the cultivation of mensechymal stem cells from teeth pulp in multi-layered polycaprolactone scaffolds in perfusion bioreactors. The bioreactors were designed based on current information available in the literature. The polycaprolactone scaffolds were produced by electrospinning and had a diameter of 15 mm, with approximately 300 μm thickness and an average fiber diameter of 0.98 ± 0.24 μm. The static cultivation for use as a comparison was carried out in triplicate. Three different flow rates were analyzed for cellular cultivation: 0.1 mL.min-1, 0.08 mL.min-1 and 0.05 mL.min-1. The cellular viability analyses were carried out by WST-8 assay, cytotoxicity through an LDH dosage and cellular adhesion by histology on days 1, 3 and 7 of the cellular cultivation. The cultivated cells on the scaffolds, which were above the structure in layers, presented greater cellular viability when the flow rates 0.1 and 0.08 mL.min-1 were used, between days 1 and 7 of the cellular cultivation. When the flow rate of 0.05 mL.min-1 was used in the dynamic cultivation, the lowest number of viable cells in all the days of the analyses was observed. In the static cultivation, cellular viability increased between the first and seventh day of cultivation but remained lower than the dynamic cultivation with the higher flow rate tested. The histological analyses confirmed the presence of cells on the surface of the scaffolds. Both the greatest levels of cytotoxicity and cellular viability were observed in the dynamic cultivation, mainly with the flow rate of 0.1 mL.min-1. It is necessary to repeat both the cultivations to confirm the results and to test the efficiency of the protocol defined by the experiments. However, in the dynamic cultivation, the flow rate of 0.1 mL.min-1 presented promising results for the perfusion system of this study, showing the advantages of the dynamic cultivation of stem cells for regenerative medicine.

Os cimentos de fosfato de cálcio (CFCs) formam uma pasta viscosa após a mistura de uma fase sólida (sal de fosfato de cálcio) com uma fase líquida (água ou uma solução aquosa). Esta pasta endurece, dando lugar a um precipitado que contenha um ou mais fosfatos de cálcio, que graças à sua formação à temperatura corporal evita uma resposta imunológica negativa do organismo. Embora uma das caraterísticas mais importantes dos cimentos de -TCP seja sua reabsorbilidade pelo organismo, a taxa de reabsorção In Vivo pode ser lenta devido à ausência de macroporos abertos. No presente trabalho foram obtidas estruturas macroporosas com presença de interconexões a partir da mistura de cimento de -TCP com uma fase líquida espumada. A fase líquida foi constituída de diferentes concentrações de hidrogenofosfato de sódio e um surfactante (Lutensol ON 110 ou Lauril Sulfato de Sódio), sendo espumada por agitação manual num sistema composto por 2 seringas conectadas por uma válvula de PVC. Após, foi acrescentado o pó de cimento, o qual foi misturado com a espuma no mesmo sistema. Verificou-se que as soluções com Lutensol apresentaram maior espumabilidade (218 – 400%) que as soluções com Lauril (63 – 209%). A difração de raios X evidenciou a transformação de -TCP em Hidroxiapatita deficiente em cálcio em todas as amostras após a imersão em solução de Ringer. As amostras preparadas com Lutensol apresentaram macroporos abertos com diâmetros maiores a 100m. Além disso foi observado que a macroestrutura final e o tamanho dos macroporos dos cimentos espumados varia em função das concentrações de fosfato e surfactante, além da proporção L/P. Por outro lado, a resistência a compressão das amostras macroporosas diminuiu com o aumento da porosidade total. Finalmente, foi observada a formação de uma camada continua de apatita sobre a superfície dos cimentos após imersão em SBF durante 21 dias. Este estudo sugere que as amostras de cimento de fosfato de cálcio espumadas com Lutensol possuem potencial para uso como arcabouços (scaffolds) para crescimento de tecidos. / Calcium phosphate cements (CPCs) form a viscous paste after mixing a solid phase (a calcium phosphate salt) with a liquid phase (water or an aqueous solution). This paste hardens, forming a precipitate with one or more calcium phosphates, which thanks to their formation at body temperature prevent a negative immune response. Even though one of the most important characteristics of -TCP cements is their resorbability in the body, their In Vivo resorption rate is low due to the lack of open macropores. In the present work, macroporous interconnected structures were obtained by mixing the -TCP cement with a foamed liquid phase. The liquid phase was composed of different concentrations of sodium hydrogenphosphate and a surfactant (Lutensol ON 110 or Sodium Lauril Sulfate), and it was foamed by manual agitation in a system of two syringes connected by a PVC valve. The cement powder was then added to the system and mixed with the foam likewise. Solutions with Lutensol showed better foamability (218 - 400%) than solutions with Lauril (63 - 209%). X-ray diffraction showed the transformation of -TCP into Calcium Deficient Hydroxyapatite in every sample after immersion in Ringer’s solution. Samples prepared with Lutensol showed open macropores with diameters greater than 100m. It was found that final macrostructure and size of macropores in the foamed cements vary according to phosphate and surfactant concentrations, as well as to the L/P ratio. It was also found that compressive strength of the macroporous samples decreased with the increase of the total porosity. Finally, a continuous apatite layer was observed on the surface of the cements after immersion in SBF for 21 days. This study suggests that the calcium phosphate cement samples foamed with Lutensol have potential to be applied as scaffolds for bone tissue regeneration.