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.

O crescimento de células em arcabouços tridimensionais porosos tem se tornado progressivamente ativo na engenharia de tecidos. Os arcabouços guiam o crescimento celular, sintetizam uma matriz extracelular e outras moléculas biológicas, e facilitam a formação de tecidos e órgãos funcionais. Um cimento deste tipo pode ser preparado misturando um sal de fosfato de cálcio com uma solução aquosa para que se forme uma pasta que possa reagir à temperatura corporal dando lugar a um precipitado que contenha hidroxiapatita (Ca10(PO4)6(OH)2). A similaridade química e morfológica entre este biomaterial e a parte mineral dos tecidos ósseos permite a osteocondução, sendo o cimento substituído por tecido ósseo novo com o tempo e com a vantagem de não desencadear processos inflamatórios e de corpo estranho, com eventual expulsão do material implantado. O objetivo do presente trabalho foi a obtenção e caracterização de suportes tridimensionais para a engenharia de tecido, com o uso de matérias-primas nacionais, por meio da utilização de microesferas de parafina como corpos geradores de poros. As microesferas foram produzidas por suspensão em solução aquosa de poli (álcool vinílico) (PVA) e sulfato de sódio (Na2SO4). Foram analisadas as fases presentes no cimento sintetizado e após a reação de cura do mesmo, a variação do tamanho de partícula e da resistência mecânica com o tempo de moagem. Foi analisada a porosidade dos suportes e a forma de extração da parafina daqueles que a utilizaram na sua formação. O tamanho de poro dos suportes gerados com a variação da quantidade de fase líquida ficou aquém do tamanho considerado ideal para o crescimento de tecido ósseo. A porosidade dos arcabouços fabricados com esferas de parafina foi observada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), e seu comportamento foi analisado a partir de ensaios in vitro em solução SBF (simulated body fluid) e em cultura de células. A utilização de esferas de parafina permitiu a formação de poros com tamanho tal que possibilitam potencialmente o crescimento tecidual e celular. / The growth of cells in three-dimensional porous scaffolds has been extensively studied for use in tissue engineering. They guide grow of cells, synthesize extra cellular matrix and other biological molecules, and facilitate the formation of functional tissues and organs. Bone cements has been developed for biomedical applications for a decade approximately. This kind of cement can be prepared mixing a calcium phosphate salt with aqueous solution forming a paste that can react at body temperature generating a hydroxyapatite precipitated (Ca10(PO4)6(OH)2). The chemical and morphological similarity between the cement composition and the mineral part of the bones allows osteoconduction in the tissue with replacement of cement by new bone formed with the advantage to not unchain inflammatory processes and of strange body. The objective of this work was the use of the α-TCP cement for making these scaffolds, through the variation of the amount of liquid phase in the cement and of the use of paraffin spheres as pore source. These spheres were produced by suspension in water solution of poly (vinyl alcohol) and sodium sulphate (Na2SO4). The phases had been analyzed in the synthesized cement and after the reaction of cure of cement, beyond variation of the particle size and the resistance mechanics with the milling time. It was analyzed the porosity of the scaffolds and the extraction of the paraffin in that supports. The pore size of the supports generated with the variation of the amount of liquid phase was on this side of the size considered ideal for the bone tissue growth. The porosity of scaffolds manufactured with paraffin spheres was observed by Scanning Electron Microscopy (SEM), and its behavior was analyzed from test in vitro in SBF solution (simulated body fluid). The use of paraffin spheres allowed the formation of pores size able to permit tissue growth.

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.

O objetivo do presente estudo foi sintetizar e caracterizar arcabouços tridimensionais de vidros bioativos contendo nióbio e avaliar a influência destes materiais no comportamento de células pré-osteoblasticas in vitro. A produção dos arcabouços foi realizada pelo método sol-gel a partir da mistura de precursores da matriz e modificadores minerais. Foram produzidos vidros contendo Nióbio (BAG-Nb) e vidros sem adição deste componente (BAG). A adição do nióbio foi feita por meio de NbCl5. Após a formação do sol foram adicionados um surfactante e um catalisador da condensação para que fosse possível produzir um gel poroso que, com o processo de queima deu origem aos arcabouços. A caracterização da estrutura química foi realizada por difração de raio-x (DRX) e espectroscopia Raman. A morfologia dos materiais foi avaliada por microscopia de varredura (MEV) e microtomografia computadorizada de raios-x (MicroCT). Células pré-osteoblasticas MC3T3-E1 foram cultivadas para avaliação da influência dos materiais na sua proliferação, mineralização e expressão gênica. Para este fim foram utilizados os testes da Sulforonamida B, a coloração por Vermelho de Alizarina e o teste de Reação em Cadeia da Polimerase (PCR), respectivamente. A caracterização do material demonstrou a presença de estruturas cristalinas nos vidros produzidos. O Nióbio foi encontrado no grupo BAG-Nb em sua forma de óxido disperso pela matriz do vidro de acordo com os resultados de DRX e Raman. Quanto à sua estrutura, a porosidade superficial e macroposidade, o tamanho dos poros e a interconectividade entre os poros mostraram-se favoráveis para o crescimento de tecido em ambos os grupos produzidos. O nióbio foi encontrado na estrutura do vidro na sua forma de óxido (Nb2O5). A incorporação de Nb2O5 ao vidro não interferiu na proliferação celular no entanto, os materiais contendo Nb2O5 promoveram maior aumento na mineralização das células pré-osteoblasticas após 7 e 21 dias de cultivo, indicando maior diferenciação celular. Estes resultados demonstram que a incorporação de Nióbio resultou em materiais com composição química e macroestrutura adequadas, induzindo maior e mais rápida taxa de diferenciação celular na cultura de células in vitro. / The aim of this study was to synthesize and characterized sol-gel derived bioactive glasses scaffolds containing Niobium and evaluate its influence in pre-osteoblastic cell behaviour. Sol-gel route was used to produce porous scaffolds by foaming method. Matrix precursors and mineral modifiers were used to produce the sol. Scaffolds were produced in two distinct compositions. One group containing Niobium (BAG-Nb) and one group without this component (BAG) were produced. NbCl5 was used as Nb precursor. After sol mixture a surfactant and catalyst for condensation was added under stirring to produce a porous gel structure. Heating treatment was applied to produce porous scaffolds. Chemical characterization was performed with X-ray diffraction (XRD) and Raman spectroscopy. To evaluate morphology, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Microcomputed thomography (μCT) were used. MC3T3-E1 pre-osteoblastic cells were used in cell culture analysis of cell proliferation, cell mineralization and gene expression. For these analyses, SulphoronamideB, Alizarin S Red and quantitative Polymerase Chain Reraction (qPCR) were used, respectively. Niobium was found scattered in glass matrix in its oxide form (Nb2O5) according to Raman and XRD results. These results showed Nb2O5 did not bond to glass matrix. Scaffolds superficial and macro porosity, pore size and connectivity were found favourable for growth of tissue. Cell proliferation was not influenced by the addition of Nb2O5, however scaffolds containing Nb2O5 induced increased mineralization after 7 and 21 days in preosteoblastic cell cultures. This result indicate increased cell differentiation for glasses containing Nb2O5. The development of bioactive glass scaffolds containing Niobium resulted in material with suitable chemical properties and microstructure with increased and faster mineralization in cellular studies showing potential of Nb2O5 containing bioactive glasses for tissue engineering applications.

O crescimento de células em arcabouços tridimensionais porosos tem se tornado progressivamente ativo na engenharia de tecidos. Os arcabouços guiam o crescimento celular, sintetizam uma matriz extracelular e outras moléculas biológicas, e facilitam a formação de tecidos e órgãos funcionais. Um cimento deste tipo pode ser preparado misturando um sal de fosfato de cálcio com uma solução aquosa para que se forme uma pasta que possa reagir à temperatura corporal dando lugar a um precipitado que contenha hidroxiapatita (Ca10(PO4)6(OH)2). A similaridade química e morfológica entre este biomaterial e a parte mineral dos tecidos ósseos permite a osteocondução, sendo o cimento substituído por tecido ósseo novo com o tempo e com a vantagem de não desencadear processos inflamatórios e de corpo estranho, com eventual expulsão do material implantado. O objetivo do presente trabalho foi a obtenção e caracterização de suportes tridimensionais para a engenharia de tecido, com o uso de matérias-primas nacionais, por meio da utilização de microesferas de parafina como corpos geradores de poros. As microesferas foram produzidas por suspensão em solução aquosa de poli (álcool vinílico) (PVA) e sulfato de sódio (Na2SO4). Foram analisadas as fases presentes no cimento sintetizado e após a reação de cura do mesmo, a variação do tamanho de partícula e da resistência mecânica com o tempo de moagem. Foi analisada a porosidade dos suportes e a forma de extração da parafina daqueles que a utilizaram na sua formação. O tamanho de poro dos suportes gerados com a variação da quantidade de fase líquida ficou aquém do tamanho considerado ideal para o crescimento de tecido ósseo. A porosidade dos arcabouços fabricados com esferas de parafina foi observada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), e seu comportamento foi analisado a partir de ensaios in vitro em solução SBF (simulated body fluid) e em cultura de células. A utilização de esferas de parafina permitiu a formação de poros com tamanho tal que possibilitam potencialmente o crescimento tecidual e celular. / The growth of cells in three-dimensional porous scaffolds has been extensively studied for use in tissue engineering. They guide grow of cells, synthesize extra cellular matrix and other biological molecules, and facilitate the formation of functional tissues and organs. Bone cements has been developed for biomedical applications for a decade approximately. This kind of cement can be prepared mixing a calcium phosphate salt with aqueous solution forming a paste that can react at body temperature generating a hydroxyapatite precipitated (Ca10(PO4)6(OH)2). The chemical and morphological similarity between the cement composition and the mineral part of the bones allows osteoconduction in the tissue with replacement of cement by new bone formed with the advantage to not unchain inflammatory processes and of strange body. The objective of this work was the use of the α-TCP cement for making these scaffolds, through the variation of the amount of liquid phase in the cement and of the use of paraffin spheres as pore source. These spheres were produced by suspension in water solution of poly (vinyl alcohol) and sodium sulphate (Na2SO4). The phases had been analyzed in the synthesized cement and after the reaction of cure of cement, beyond variation of the particle size and the resistance mechanics with the milling time. It was analyzed the porosity of the scaffolds and the extraction of the paraffin in that supports. The pore size of the supports generated with the variation of the amount of liquid phase was on this side of the size considered ideal for the bone tissue growth. The porosity of scaffolds manufactured with paraffin spheres was observed by Scanning Electron Microscopy (SEM), and its behavior was analyzed from test in vitro in SBF solution (simulated body fluid). The use of paraffin spheres allowed the formation of pores size able to permit tissue growth.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-07-12T10:26:45Z No. of bitstreams: 1 MILENA COSTA DA SILVA - DISSERTAÇÃO (PPGCEMat) 2015.pdf: 4566309 bytes, checksum: ac360eb84cc411c27af09b604719adc6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-12T10:26:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MILENA COSTA DA SILVA - DISSERTAÇÃO (PPGCEMat) 2015.pdf: 4566309 bytes, checksum: ac360eb84cc411c27af09b604719adc6 (MD5) Previous issue date: 2015-08-19 / Capes / A curcumina é um fármaco natural que apresenta propriedades medicinais dentre elas destaca-se a propriedade antineoplásica, nesta pesquisa a curcumina tem sido associada com a quitosana com a função de portador eficaz para a preparação de formulações na liberação de fármaco. Portanto o objetivo deste trabalho foi desenvolver arcabouços de quitosana/curcumina, pelo método de agregação de esferas, através da solução de gelatina (5%) com e sem reticulação. O fármaco foi incorporado na quitosana empregando a técnica de reação de soluções e adsorção. As esferas foram caracterizadas por Espectroscopia na Região Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios X (DRX), Microscopia Ótica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Termogravimetria (TG), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e Grau de Intumescimento (GI). E os arcabouços por MO, MEV, Porosidade por três diferentes métodos, propriedade mecânica de resistência a compressão e GI, também foram realizadas a validação do método analítico e a liberação da curcumina por UV/VIS, modelos matemáticos de cinética de liberação também foram aplicados, seguido dos ensaios de citotoxicidade com linha celular de fibroblastos (L929) e câncer de mama (MCF-7). As análises morfológicas de MO e MEV mostraram a presença do fármaco no interior das esferas, e nos arcabouços a adesão das esferas a partir da gelatina. Por FTIR sugeriu-se a interação da quitosana com a curcumina. Os resultados de DRX e TG mostraram que a presença do fármaco na matriz de quitosana, não alterou de forma significativa a cristalinidade e nem a estabilidade térmica do material, respectivamente. Por DSC verificou-se na amostra quitosana/curcumina, o desaparecimento do pico de fusão da curcumina. Constatou-se ainda que os arcabouços obtidos com gelatina reticulada apresentaram menor absorção de água no ensaio de GI, menor tamanho de poros e menor porosidade, como também um perfil prolongado de liberação de fármaco. A partir do ensaio de compressão observou-se que todos os sistemas apresentaram valores semelhantes de resistência a compressão do tecido adiposo humano. Na análise dos modelos matemáticos observou-se que os modelos de Korsmeyer-Peppas e de Higuchi foram os que mais adequaram aos sistemas e pelos resultados de citotoxicidade com a linha celular L929 verificou-se que os arcabouços não apresentaram toxicidade, já a amostra quitosana/curcumina(adsorção)-reticulada, apresentou perfil tóxico para a linha celular MCF-7. Dessa forma, constatou-se que o arcabouço de quitosana/curcumina (adsorção)-reticulada é promissor para o estudo em tratamento de câncer de mama, por apresentar, estrutura, tamanho de poro e perfil de liberação adequada para o tratamento, como também maior toxicidade nas células cancerígenas MCF-7. / Curcumin is a natural drug that has medicinal properties, among which are the anticancer property, thus, in this research, curcumin has been studied associated with chitosan that is an effective carrier for the preparation of formulations of drug delivery. Therefore the aim of this study was to develop scaffolds of chitosan/curcumin, by the ball aggregation method through gelatin solution (5%) with and without crosslinking. The drug was incorporated in chitosan employing the solutions reaction technique and adsorption. The beads were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), Optical Microscopy (OM), Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermogravimetry (TG), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Degree of Swelling (DS). And the scaffolds by OM, SEM, porosity by three different methods, mechanical properties by Compressive Strength and DS. The validation of the analytical method and the release of curcumin by UV / VIS were carried out, mathematical models of release kinetics were also applied, followed by cytotoxicity tests with fibroblast cell line (L929) and breast cancer (MCF-7). Morphological analysis of OM and SEM showed the presence of the drug inside the spheres, and in the scaffolds, the adhesion of the spheres from the gelatin. From the FTIR technique it was noticed the probable interaction of chitosan with curcumin. The results of XRD and TG showed that the drug present in the chitosan matrix did not significantly change neither the crystallinity nor the thermal stability of the material, respectively. By DSC,it was found in the chitosan / curcumin sample, the disappearance of the melting peak of curcumin. It was also found that the scaffolds obtained from cross-linked gelatin had lower water absorption in the GI assay, smaller pore size and lower porosity as well as an extended drug release profile. From the compression test it was observed that all systems had similar amounts of adipose tissue compression strength. Analyzing the mathematical models, it was observed that the Korsmeyer-Peppas and Higuchi models were the ones best adapted to most systems, and from the cytotoxicity results with the L929 cell line it was found that the scaffolds did not show toxicity, while the chitosan / curcumin (adsorption)-crosslinked sample showed toxicity profile for the cell line MCF7. Thus, it was found that the chitosan / curcumin (adsorption) - crosslinked scaffolds is promising for the study in treating breast cancer, because it presented structure, pore size and adequate release profile for the treatment, as well as greater toxicity in cancer cells MCF-7.

Suportes eletrofiados para crescimento celular são de interesse para a engenharia de tecidos, principalmente em função de sua estrutura em forma de rede tridimensional de fibras de diâmetro nanométrico. Esta arquitetura especial permite a geração de elevada área superficial e porosidade, características importantes para a adesão, proliferação e infiltração de células para o interior do suporte. A utilização de um suporte eletrofiado como enxerto vascular necessita ainda que este apresente excelentes propriedades mecânicas, associadas a uma elevada biocompatibilidade. Neste trabalho mostramos que estas propriedades podem ser alcançadas a partir da eletrofiação de uma co-solução de PET e colágeno gerando um material híbrido, visto que PET apresenta excelentes propriedades mecânicas e o colágeno é o principal componente da matriz extracelular. A obtenção dos suportes eletrofiados de PETcolágeno mostrou ser possível utilizando-se como solvente HFIP e HFIP/TFA 7:2. No entanto, neste último, o colágeno é completamente degradado durante o processo de solubilização. Fixando-se os parâmetros de eletrofiação, a morfologia da malha obtida mostrou ser dependente da relação massa PET/massa colágeno, concentração total da solução e solvente utilizado. Foram obtidos materiais com distribuição de diâmetros unimodal e bimodal, além de materiais com formato em fitas e teias entre as fibras. Ainda, PET e colágeno formam malhas de composição complexa, nas quais são encontradas fibras compostas de materiais puros, mas também formam blendas em que os dois materiais encontram-se misturados em uma mesma fibra. Os materiais S8,2 S4,6 foram caracterizados química-, mecânica- e biologicamente. Observou-se que, para filmes planos, estes materiais apresentaram energia de superfície mais próxima da do colágeno, o que justifica a melhor adesão celular em S8,2 e S4,6 do que no PET. S8,2 mostrou ter valores de módulo de elasticidade e elongação máxima próximos ao da artéria femoral, enquanto que S4,6 apresentou-se como um material quebradiço. Os ensaios de crescimento celular utilizando fibroblastos, um modelo de tecido conjuntivo (linhagem 3T3-L1) e células endoteliais, um modelo de tecido arterial e venoso (HUVECs) comprovaram a excelente adesão e proliferação celular nos suportes celulares. S8,2 apresentou-se como o melhor material frente às células HUVECS, enquanto que S4,6 foi o melhor material frente às células 3T3-L1. Propõe-se a utilização de S8,2 como um biomaterial para enxertia vascular e S4,6 como material de recobrimento de próteses já utilizadas. / Scaffolds obtained by electrospinning for cellular growth are of interest for materials engineering, especially considering its structure in the form of a three-dimensional fiber mesh of nanometric diameter. This special architecture allows the generation of larger surface areas and higher porosity structures, and also important characteristics for the adhesion, proliferation and infiltration of cells into the scaffold. The use of an electrospun scaffold as a vascular graft additionally requires excellent mechanical properties, associated with a high biocompatibility level. In this study we demonstrate that these properties can be achieved by means of electrospinning of PET and collagen co-solution producing a hybrid material, considering that PET possesses excellent mechanical properties and that collagen is the principal component of the extracellular matrix. The production of electrospun scaffolds of PET/collagen is shown to be possible using HFIP and HFIP/TFA 7:2 as solvents. However, in this last one, the collagen is completely degraded during the solubilization process. If the electrospinning parameters are maintained constant, the morphology of the mesh obtained was found to be dependent on the ratio of PET/collagen (w/w), total concentration of the solution and solvent employed. Materials were obtained with unimodal and bimodal diameter distribution, as well as material in the form of ribbons and mesh between the fibers. In addition, PET and collagen form a mesh of complex composition, in which fibers composed by pure and blended materials were found. The materials PET/collagen 80:20 (S8,2) and PET/collagen 40:60 (S4,6) were characterized chemically, mechanically and biologically. It was observed that, for spincoated films, these materials present a surface energy closer to that of collagen, explaining the better cellular adhesion in S8,2 e S4,6 than for PET. S8,2 presents very similar elasticity and elongation modulus values to the femoral artery, while S4,6 is a brittle material. The cellular growth experiments using fibroblasts as a model of conjunctive tissue (3T3-L1) and endothelial cells as a model of arterial and venous tissue (HUVEC) proved the excellent adhesion and cellular proliferation on the cellular PET/collagen scaffolds. S8,2 was shown to be the best material considering HUVEC cells, while S4,6 was the best material considering 3T3-L1 cells. According to the results obtained, the use of S8,2 is proposed as a biomaterial for vascular grafts and S4,6 as a material for a coating for vascular grafts prostheses.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-19Bitstream added on 2014-06-13T20:52:31Z : No. of bitstreams: 1 moroz_a_me_botfm.pdf: 608341 bytes, checksum: 715f3ed5332daf7487462c8fa4111838 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Levando-se em consideração avanços tecnológicos na área médica e o impacto dos programas de saúde que determinaram curvas de longevidade cada vez maiores e taxas de natalidade cada vez menores, o novo desafio do gestor público são as conseqüências: o envelhecimento e a vida como uma “doença crônica”. Entre os principais desafios está a abordagem das doenças crônico-degenerativas que determinam o aumento de lesões cartilaginosas articulares. A débil capacidade de regeneração e as limitações das alternativas de tratamento fazem as técnicas derivadas da biotecnologia, como o transplante autólogo de condrócitos (TAC) e o uso de células-tronco, o foco das investigações. O TAC requer coleta de material cartilaginoso de área sadia, podendo causar nova lesão; no entanto, pode-se evitar este perigo com o uso de células-tronco. As células-tronco mesenquimais, adultas, podem se diferenciar em condrócitos mediante o uso de meio de cultura específico em consonância a um arcabouço 3D, mas muitos problemas como evitar a calcificação e estimular a condrogênese em meio favorável constituem o desafio para os pesquisadores na atualidade. 1) produzir anticorpo monoclonal específico a CTMs de coelho para monitorá-las, 2) determinar o volume ideal de coleta de medula óssea para microencapsulação e condrogênese, 3) realizar a microencapsulação das CTMs em novos arcabouços: BIOGEL3D e BACTCELL3D, comparando seu desempenho com o modelo clássico em alginato. Foram utilizados 25 coelhos Nova Zelândia sendo divididos em diferentes grupos em função do volume de MO coletado: G1 = 6mL, G2 = 9mL, G3 = 12mL, G4 = 15mL e G5 = volume ideal de coleta determinado pelos indicadores dos outros grupos. O material coletado foi diluído 1:2 em RPMI 1640 com 3.000U de heparina sódica. Após a contagem celular, as amostras foram submetidas a separação em gradiente... / Technological advances in the medical area combined with the impact of health programs that enhance longevity, together with lower natality rates created new challenges to the public manager such as aging and life as a “chronic disease”. Among the major problems are the chronic degenerative diseases that increase articular lesions. The limited regeneration capabilities and the limitations of actual treatment alternatives made biotechnology derived techniques the focus of investigations. The autologous chondrocyte transplantation (ACT) requires a small biopsy of health cartilage, which can lead to a new lesion. However, the use of stem cells can avoid this possibility. Mesenchymal stem cells (MSCs) can differentiate into chondrocytes by using a specific culture medium together with a 3D scaffold, but some questions such as the risks of calcification remain as key factors to researchers. 1) to produce a monoclonal antibody that recognizes MSCs in order to characterize them, 2) to determine the optimal bone marrow collection volume for cell microencapsulation and chondrogenesis and 3) to microencapsulate MSCs in two novel scaffolds: BIOGEL3D and BACTCELL3D, comparing them with sodium alginate. 25 New Zealand rabbits were divided into 5 groups related to bone marrow collection volume: G1 = 6mL, G2 = 9mL, G3 = 12mL, G4 = 15mL and G5 = optimal volume determined by the study. The collected material was diluted in RPMI1640 medium 1:2, with 3000U sodium heparin. After cell count and viability assessment the samples were submitted to density gradient centrifugation in order to isolate the lymphomononuclear (LMN) fraction. These cells were seeded to obtain and expand the MSCs in DMEM Knockout® (InvitrogenTM) supplemented with antibiotic/antimycotic, Lglutamine, essential aminoacids, non essential aminoacids and fetal bovine serum (all from InvitrogenTM). The cells were cultivated in 5% CO2 ...(Complete abstract click electronic access below)

O objetivo do presente estudo foi sintetizar e caracterizar arcabouços tridimensionais de vidros bioativos contendo nióbio e avaliar a influência destes materiais no comportamento de células pré-osteoblasticas in vitro. A produção dos arcabouços foi realizada pelo método sol-gel a partir da mistura de precursores da matriz e modificadores minerais. Foram produzidos vidros contendo Nióbio (BAG-Nb) e vidros sem adição deste componente (BAG). A adição do nióbio foi feita por meio de NbCl5. Após a formação do sol foram adicionados um surfactante e um catalisador da condensação para que fosse possível produzir um gel poroso que, com o processo de queima deu origem aos arcabouços. A caracterização da estrutura química foi realizada por difração de raio-x (DRX) e espectroscopia Raman. A morfologia dos materiais foi avaliada por microscopia de varredura (MEV) e microtomografia computadorizada de raios-x (MicroCT). Células pré-osteoblasticas MC3T3-E1 foram cultivadas para avaliação da influência dos materiais na sua proliferação, mineralização e expressão gênica. Para este fim foram utilizados os testes da Sulforonamida B, a coloração por Vermelho de Alizarina e o teste de Reação em Cadeia da Polimerase (PCR), respectivamente. A caracterização do material demonstrou a presença de estruturas cristalinas nos vidros produzidos. O Nióbio foi encontrado no grupo BAG-Nb em sua forma de óxido disperso pela matriz do vidro de acordo com os resultados de DRX e Raman. Quanto à sua estrutura, a porosidade superficial e macroposidade, o tamanho dos poros e a interconectividade entre os poros mostraram-se favoráveis para o crescimento de tecido em ambos os grupos produzidos. O nióbio foi encontrado na estrutura do vidro na sua forma de óxido (Nb2O5). A incorporação de Nb2O5 ao vidro não interferiu na proliferação celular no entanto, os materiais contendo Nb2O5 promoveram maior aumento na mineralização das células pré-osteoblasticas após 7 e 21 dias de cultivo, indicando maior diferenciação celular. Estes resultados demonstram que a incorporação de Nióbio resultou em materiais com composição química e macroestrutura adequadas, induzindo maior e mais rápida taxa de diferenciação celular na cultura de células in vitro. / The aim of this study was to synthesize and characterized sol-gel derived bioactive glasses scaffolds containing Niobium and evaluate its influence in pre-osteoblastic cell behaviour. Sol-gel route was used to produce porous scaffolds by foaming method. Matrix precursors and mineral modifiers were used to produce the sol. Scaffolds were produced in two distinct compositions. One group containing Niobium (BAG-Nb) and one group without this component (BAG) were produced. NbCl5 was used as Nb precursor. After sol mixture a surfactant and catalyst for condensation was added under stirring to produce a porous gel structure. Heating treatment was applied to produce porous scaffolds. Chemical characterization was performed with X-ray diffraction (XRD) and Raman spectroscopy. To evaluate morphology, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Microcomputed thomography (μCT) were used. MC3T3-E1 pre-osteoblastic cells were used in cell culture analysis of cell proliferation, cell mineralization and gene expression. For these analyses, SulphoronamideB, Alizarin S Red and quantitative Polymerase Chain Reraction (qPCR) were used, respectively. Niobium was found scattered in glass matrix in its oxide form (Nb2O5) according to Raman and XRD results. These results showed Nb2O5 did not bond to glass matrix. Scaffolds superficial and macro porosity, pore size and connectivity were found favourable for growth of tissue. Cell proliferation was not influenced by the addition of Nb2O5, however scaffolds containing Nb2O5 induced increased mineralization after 7 and 21 days in preosteoblastic cell cultures. This result indicate increased cell differentiation for glasses containing Nb2O5. The development of bioactive glass scaffolds containing Niobium resulted in material with suitable chemical properties and microstructure with increased and faster mineralization in cellular studies showing potential of Nb2O5 containing bioactive glasses for tissue engineering applications.

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.