Desenvolvimento de scaffolds poliméricos padronizados para aplicação em engenharia de tecidos

Abstract

A engenharia de tecidos dispõe de princípios multidisciplinares que se unem para restabelecer a arquitetura dos tecidos e/ou dos órgãos alterados, patologicamente ou por esforço. Esta ciência recorre a estratégias que mimetizam o ambiente celular natural, influenciando o comportamento das células que irão reconstituir o tecido danificado. Essas estratégias englobam o processamento de biomateriais utilizados como suportes celulares, designados como scaffolds. Sabe-se que as células reagem aos microambientes nos quais estão inseridas, o que faz com que a utilização de scaffolds microestruturados sejam um elemento essencial para o estudo da regeneração de tecidos. A presente tese demonstra o processamento de scaffolds poliméricos de poli(fluoreto de vinilideno-co-trifluoretileno) (P(VDF-TrFE)) de superfície microestruturada, com morfologia porosa e não porosa, recorrendo a técnicas de fotolitografia e moldagem por réplica. Foram processados scaffolds com topografias de superfície do tipo “linhas”, “linhas intermitentes”, “hexagonais”, “ziguezagues lineares” e “ziguezagues curvos” com dimensões de 25 μm, 75 μm e 150 μm. Após processamento, os materiais foram caraterizados por análises morfológicas e físico-químicas. Com estas caraterizações confirmou-se que a obtenção das topografias de superfície foi efetuada com sucesso e que as diferentes morfologias dos scaffolds não alteraram as propriedades intrínsecas do material. Pelos ensaios de adesão efetuados foi possível idealizar quais os scaffolds mais apropriados para a regeneração de cada um dos tipos celulares em estudo. Scaffolds do tipo “linhas”, “linhas intermitentes”, “ziguezagues lineares” e “ziguezagues curvos” demonstraram promover o direcionamento, alongamento e posicionamento paralelo das células de mioblastos, que são essenciais para a posterior fusão em miotubos durante ensaios de diferenciação. Deste modo, apresentaram o seu grande potencial na regeneração de tecido muscular-esquelético. Por sua vez, mesmo tendo os pré-osteoblastos o mesmo comportamento com a variação da topografia, analisando o microambiente ósseo, é possível propor a hipótese de que os scaffolds mais apropriados serão os que possuem estruturas mais anisotrópicas. Como tal, os scaffolds “hexagonais” e “ziguezagues curvos”, de morfologia porosa, serão os que possuem maior potencial para favorecer o crescimento de tecido ósseo. Comprovou-se, efetivamente, que as diferentes topografias e morfologias influenciam a modulação celular de diferentes linhas celulares, e que os scaffolds fabricados serão uma maisvalia na engenharia de diversos tecidos.

Tissue engineering is based on multidisciplinary principles, which as combined for restitution of pathologic or defective tissues and organs. Tissue engineering uses different strategies to mimic the cellular natural environment, influencing cells behavior. These strategies are mainly based on the processing of biomaterials used as cellular supports, named scaffolds. It is known that the cells react to the microenvironments in which they are placed, and therefore, the use of microstructured scaffolds is essential for the study of tissue regeneration. The present work shows the processing of polymeric, porous and non-porous, microstructured P(VDF-TrFE) through photolithography and replica molding. Scaffolds were processed with different surface topographies named as “lines”, “intermittent lines”, “hexagonal”, “linear zigzags” and “curved zigzags” with 25 μm, 75 μm and 150 μm. The scaffolds were characterized in terms of morphology and physicochemical analysis. It was confirmed that the different morphologies were successfully obtained and that the different morphologies of the scaffolds did not alter the intrinsic properties of the material. Adhesion assays allowed to assess which scaffolds are suitable for specific regeneration type. “Lines”, “intermittent lines”, “linear zigzags” and “curved zigzags” scaffolds promote orientation, elongation and parallel positioning of myoblast cells, essential for subsequent fusion in myotubes during differentiation assays, thus presenting their large potential in the regeneration of skeletal muscle tissue. Although pre-osteoblasts show similar behavior on different topographies, it is possible to propose the hypothesis that scaffolds with more anisotropic porous morphologies, such as "hexagonal" and "curved zigzags", will be the ones with the largest potential to promote the growth of bone tissue. Thus, it has been proven that different topographies and morphologies do influence cellular modulation of different cell lines and that the manufactured scaffolds will be an added value in different tissues engineering strategies.