Autores
Lima, T.P.L. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ) ; Monteiro, A.M.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ) ; Canelas, C.A.A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ) ; Silva, D.F. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ) ; Cardenas, V.O.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO) ; Brígida, R.T.S.S. (INSTITUTO EVANDRO CHAGAS - BELÉM/PA) ; Rodrigues, A.P.D.F. (INSTITUTO EVANDRO CHAGAS - BELÉM/PA) ; Passos, M.F. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ)
Resumo
A policaprolactona (PCL) é um dos polímeros mais estudados na engenharia de
tecidos, graças às suas propriedades como biodegradabilidade e
biocompatibilidade. Sendo assim, esse estudo buscou obter scaffolds de PCL, pela
técnica de rotofiação, e determinar sua viabilidade celular para uso como
biomaterial. Solução de PCL (20% m/v) foi rotofiada à temperatura ambiente. Em
seguida, os materiais foram caracterizados em termo de morfologia, usando
microscopia eletrônica de varredura (MEV) e citotoxicidade. Os resultados
indicaram formação de mantas micro e macro porosas, com arranjo fibrilar.
Ensaios in vitro demonstraram ausência de toxicidade no material, com
viabilidade celular de 95% em relação ao controle. Logo, os materiais sugerem
uma possível aplicabilidade como biomaterial.
Palavras chaves
Biomateriais; Engenharia de tecidos; scaffolds
Introdução
Biomateriais podem ser compreendidos como dispositivos que auxiliam a
recuperação de lesões e/ou doenças que acometem o sistema biológico, sem
apresentar toxicidade para o organismo (ARIF et al., 2022). Mesmo sendo um termo
moderno, os biomateriais já eram utilizados séculos atrás por povos como os
egípcios; um exemplo disso, eram as linhas de sutura oriundas de matéria-prima
animal, voltadas para o tratamento de ferimentos cutâneos.
Atualmente, existe uma vasta gama de biomateriais, de diferentes tipos (metais,
cerâmicas, compósitos e polímeros), podendo ser aplicados como: carreamento de
fármacos, próteses, curativos cutâneos, suturas, engenharia de tecidos,
regeneração ósseas, scaffolds, etc. Todavia, na engenharia de tecidos um dos
materiais mais requeridos são os poliméricos, tendo como destaque a poli (ε-
caprolactona) (PCL) (SIDDIQUI et al., 2018).
A PCL é um polímero sintético que possui biocompatibilidade, biodegradabilidade,
não-toxicidade, boa propriedade mecânica, etc. (FORTELNY et al., 2019; DWIVEDI
et al., 2020). Em forma de scaffolds (andaimes), a PCL consegue biomimetizar a
matriz extracelular, o que estimula a adesão e proliferação das células. Esses
fenômenos são imprescindíveis para que ocorra o processo de regeneração tecidual
(DIAS et al., 2022; AMBEKAR; KANDASUBRAMANIAN, 2019). Ademais, a PCL pode ser
processada por diferentes técnicas, e uma delas é a rotofiação. O processo de
rotofiação é uma técnica de baixo custo, que utiliza a força centrífuga para
formação de fibras poliméricas. Portanto, esse trabalho objetivou a obtenção e
avaliação in vitro de scaffolds de PCL, obtidas pela técnica de rotofiação, para
serem usados como biomaterial na engenharia de tecidos.
Material e métodos
2.1. Preparo da solução de PCL
Pellets de PCL foram solubilizados em diclorometano, obtendo uma concentração
final da solução de 20% m/v. Inicialmente, a solução foi preparada em um frasco
âmbar, à temperatura ambiente, sob agitação magnética constante. Em seguida,
após completa solubilização da PCL, a solução foi transferida para um balão
volumétrico, e o volume completado com solvente, até a marca de aferição.
2.2. Síntese das fibras de PCL
Para realização do processo de rotofiação, foi utilizado como base de estudo o
trabalho de Ren et al. (2015). Portanto, após a obtenção da solução polimérica
de PCL, a mesma foi adicionada ao sistema rotofiação que, ao ser ligado, expeliu
as fibras de PCL na lateral do coletor, formando mantas poliméricas. Após esse
processo, as mantas de PCL foram colocadas na estufa por um período de 48 h, em
uma temperatura de 40°C, para eliminar possíveis solventes residuais na
estrutura no material.
2.3. Microscopia eletrônica de varredura (MEV)
A morfologia das amostras (porosidade e fibras) foi investigada usando
microscópio eletrônico de varredura Jeol JSM-6610LV (SEM) (Tóquio, Japão), no
Centro de Equipamentos e Serviços Multiusuários da Universidade Federal de São
Paulo (UNIFESP). As amostras foram cobertas com uma fina camada de ouro
(equipamento Denton Vacuum, modelo Desk V, Moorestown, NJ, EUA), e avaliadas com
tensão de aceleração de 1 kV e aumentos de 500× e 1000×.
2.4. Testes in vitro
2.4.1. Linhagem e condições de cultura
Fibroblastos da linhagem 3T3 foram cultivados e incubados com o material PCL por
48 horas. Após esse período foi realizado o ensaio do MTT para determinar a
viabilidade celular de acordo com metodologia descrita por Rodrigues et al.
(2011).
Resultado e discussão
3.1. Avaliação morfológica dos scaffolds
Na Figura 1(A), pode ser observado os scaffolds de PCL cortados na dimensão 1x1
cm. Verificou-se de modo macroscópico a ausência de “beads” (defeitos). Nas
ampliações 500x e 1000x (Figuras 1(B) e 1(C), respectivamente) é possível
verificar a presença de porosidades nas fibras e entre as fibras, com diâmetros
variando de 18,40 a 19,50 μm. Esse resultado demonstrou-se interessante, uma vez
que a presença de porosidade nos biomateriais contribui para proliferação e adesão
celular.
3.2. Resultados dos ensaios de MTT
Após o período de incubação das células com o material foi observada uma
viabilidade de 95% destas células quando comparadas ao controle (100%). Portanto,
o material não induziu morte celular em fibroblastos após 48 horas de incubação
com o scaffold PCL, resultados similares foram encontrados no trabalho de Dias et
al. (2022) (DIAS et al., 2022).
Descrição: Na Figura 1(a) são scaffolds de PCL de forma macroscópica. Nas Figuras 1(b) e (c) é apresentado a microscopia eletrônica de varredura.
Conclusões
De posse dos resultados apresentados, os scaffolds de PCL obtidos pela técnica de
rotofiação, apresentaram características morfológicas e biológicas interessantes
para atuarem como biomaterial em engenharia de tecidos.
Agradecimentos
Agradecimentos a Universidade Federal do Pará, ao Instituto Evandro Chagas, a
Universidade Federal de São Paulo e ao Grupo de Desenvolvimento Tecnológico em
Biopolímeros e Biomateriais da Amazônia por terem apoiado esse projeto.
Referências
AMBEKAR, Rushikesh S.; KANDASUBRAMANIAN, Balasubramanian. Progress in the Advancement of Porous Biopolymer Scaffold: Tissue Engineering Application. Industrial and Engineering Chemistry Research, [S. l.], v. 58, n. 16, p. 6163–6194, 2019. DOI: 10.1021/acs.iecr.8b05334.
ARIF, Zia Ullah; KHALID, Muhammad Yasir; NOROOZI, Reza; SADEGHIANMARYAN, Ali; JALALVAND, Meisam; HOSSAIN, Mokarram. Recent advances in 3D-printed polylactide and polycaprolactone-based biomaterials for tissue engineering applications. International Journal of Biological Macromolecules, [S. l.], v. 218, n. January, p. 930–968, 2022. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2022.07.140. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.07.140.
DIAS, Juliana R.; SOUSA, Aureliana; AUGUSTO, Ana; BÁRTOLO, Paulo J.; GRANJA, Pedro L. Electrospun Polycaprolactone (PCL) Degradation: An In Vitro and In Vivo Study. Polymers, [S. l.], v. 14, n. 16, p. 3397, 2022. DOI: 10.3390/polym14163397.
DWIVEDI, Ruby; KUMAR, Sumit; PANDEY, Rahul; MAHAJAN, Aman; NANDANA, Deepti; KATTI, Dhirendra S.; MEHROTRA, Divya. Polycaprolactone as biomaterial for bone scaffolds: Review of literature. Journal of Oral Biology and Craniofacial Research, [S. l.], v. 10, n. 1, p. 381–388, 2020. DOI: 10.1016/j.jobcr.2019.10.003. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.jobcr.2019.10.003.
FORTELNY, Ivan; UJCIC, Aleksandra; FAMBRI, Luca; SLOUF, Miroslav. Phase Structure, Compatibility, and Toughness of PLA/PCL Blends: A Review. Frontiers in Materials, [S. l.], v. 6, n. August, p. 1–13, 2019. DOI: 10.3389/fmats.2019.00206.
REN, Liyun; OZISIK, Rahmi; KOTHA, Shiva P.; UNDERHILL, Patrick T. Highly efficient fabrication of polymer nanofiber assembly by centrifugal jet spinning: Process and characterization. Macromolecules, [S. l.], v. 48, n. 8, p. 2593–2602, 2015. DOI: 10.1021/acs.macromol.5b00292.
RODRIGUES, Ana Paula D.; CARVALHO, Antônio Sergio C.; SANTOS, Alberdan S.; ALVES, Claudio N.; DO NASCIMENTO, José Luiz M.; SILVA, Edilene O. Kojic acid, a secondary metabolite from Aspergillus sp., acts as an inducer of macrophage activation . Cell Biology International, [S. l.], v. 35, n. 4, p. 335–343, 2011. DOI: 10.1042/cbi20100083.
SIDDIQUI, Nadeem; ASAWA, Simran; BIRRU, Bhaskar; BAADHE, Ramaraju; RAO, Sreenivasa. PCL-Based Composite Scaffold Matrices for Tissue Engineering Applications. Molecular Biotechnology, [S. l.], v. 60, n. 7, p. 506–532, 2018. DOI: 10.1007/s12033-018-0084-5. Disponível em: https://doi.org/10.1007/s12033-018-0084-5.
