Orientador: Ângela Maria Moraes

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: A cartilagem articular é um tecido conectivo responsável pela lubrificação e suporte de cargas mecânicas nas articulações, sujeito a sofrer lesões e gerar defeitos em sua estrutura. Porém, sua capacidade de reparo e regeneração é limitada. Como alternativa aos tratamentos convencionais, tem...

Resumo: A cartilagem articular é um tecido conectivo responsável pela lubrificação e suporte de cargas mecânicas nas articulações, sujeito a sofrer lesões e gerar defeitos em sua estrutura. Porém, sua capacidade de reparo e regeneração é limitada. Como alternativa aos tratamentos convencionais, tem sido estudada a engenharia tecidual, a qual ofereceria uma solução mais definitiva para o problema, através da utilização de estruturas tridimensionais contendo células e fatores para promoção do crescimento celular. Essas estruturas podem ser produzidas por manufatura aditiva utilizando a estratégia de extrusão. Para isso pode-se utilizar polissacarídeos, como o alginato, que é capaz de reticular ionicamente, a nanocelulose e a goma xantana, que apresentam comportamento pseudoplástico mais significativo. Desta forma, teve-se por objetivo o estudo de hidrogéis contendo de 0,9 à 2% (m/v) de alginato (A-SF ou A-HF, correspondentes aos diferentes alginatos utilizados, Protanal SF 120 RB e HF 120 RB, respectivamente), 2,1% (m/v) de nanocelulose (C) e entre 0,8 e 2,5% (m/v) de goma xantana (X), visando a produção de estruturas condrais por impressão 3D. Não foi possível dispersar de forma eficiente a nanocelulose, porém utilizando-se alginato e xantana pôde-se produzir géis com propriedades reológicas promissoras para impressão, sendo que o aumento da concentração de xantana melhorou estas características. Na etapa de impressão, o hidrogel mais promissor continha 1% (m/v) de alginato e 2,5% (m/v) de xantana (A-SF1,0X2,5). Pelo uso da formulação A-SF1,0X2,5, mesmo quando esterilizada por calor úmido (A-HF1,0X2,5), foi possível obter estruturas com múltiplas camadas estáveis. Considerando-se sua aplicação como biotinta reticulável ionicamente, estudou-se ainda a reticulação do material estéril em diferentes condições de tempo de exposição a soluções com distintas concentrações de SrCl2, assim como a toxicidade decorrente das condições de reticulação a células-tronco mesenquimais de polpa dentária. As condições de reticulação observadas como as mais apropriadas foram as que empregaram uma solução a 50 mmol/L de estrôncio e um período de exposição de 10 ou 30 minutos, de acordo com os resultados dos ensaios mecânicos e de citotoxicidade. Em conclusão, o uso de alginato e goma xantana mostrou-se promissor para a composição de biotinta reticulável com íons de estrôncio visando a impressão de tecidos

Abstract: The articular cartilage is a connective tissue responsible for the lubrication and support of mechanical loads in the joints, being susceptible to structural injuries and defects. However, its ability to repair and regenerate is limited. Tissue engineering has been extensively studied as...

Abstract: The articular cartilage is a connective tissue responsible for the lubrication and support of mechanical loads in the joints, being susceptible to structural injuries and defects. However, its ability to repair and regenerate is limited. Tissue engineering has been extensively studied as an alternative to conventional treatments, given that it could offer a more definitive solution to the problem, by combining cells to scaffolds and growth factors. These structures can be produced by additive manufacturing using extrusion. The materials can be based on polysaccharides, such as alginate (A-SF or A-HF, corresponding to the different types of alginate used, Protanal SF 120 RB and HF 120 RB, respectively), which can ionically crosslink, nanocellulose (C) and xanthan gum (X), which exhibit more significant shear thinning behavior. Thus, in this work the study of hydrogels based on alginate (between 0.9 and 2% w/v), nanocellulose (2.1% w/v), and xanthan gum (between 0.8 and 2.5% w/v) was aimed to produce chondral structures by 3D printing. It was not possible to efficiently disperse the nanocellulose in the hydrogel. However, by using alginate and xanthan gum, gels with promising rheological properties for bioprinting could be produced. Also, the increase in xanthan gum concentration improved the rheology of the material. During printing, the most promising hydrogel contained 1% (w/v) of alginate and 2.5% (w/v) of xanthan gum (A-SF1.0X2.5). By using the formulation A-SF1.0X2.5, even when sterilized by steam heat (A-HF1.0X2.5), it was possible to obtain structures with multiple steady layers. Considering its application as an ionically crosslinkable bioink, the crosslinking of the sterile material to solutions with different concentrations of SrCl2 under different exposure times was also analyzed, as well as the toxicity of the crosslinking conditions to dental pulp stem cells. The most appropriate crosslinking conditions were reached when using a 50 mmol/L strontium solution for 10 or 30 minutes, according to the results of the mechanical and cytotoxicity assays. In conclusion, the use of a hydrogel combining alginate to xanthan gum crosslinked with strontium proved to be promising as a bioink formulation for tissue bioprinting

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