A actividade sintética de hMSCs em contacto com vidros bioativos

Abstract

Os vidros bioativos constituem um material apropriado para o preenchimento de defeitos ósseos, como alternativa a enxertos autólogos, uma vez que, quando expostos a fluidos fisiológicos promovem a formação de uma ligação com o tecido ósseo sob a forma de uma camada de hidroxiapatite carbonatada. No presente trabalho caracterizaram-se vidros bioativos sem conteúdo alcalino, cuja composição incide no sistema binário de diópsido (CaMgSi2O6) e fosfato de tricálcio (3CaO·P2O5), em função da sua molhabilidade, carga superficial, perfil de degradação, carácter bioativo em fluido fisiológico simulado e do seu comportamento in vitro em contacto com células estaminais mesenquimais humanas (hMSCs). A medição do ângulo de contacto inicial de água sobre os vidros demonstrou o carácter hidrofílico dos vidros investigados. A determinação do potencial zeta mostrou que a carga superficial dos vidros é negativa, sendo mais negativa na composição Di-70. O estudo da biodegradação dos vidros, efetuado através da sua imersão em Tris-HCl, permitiu concluir que a perda de peso dos vidros foi reduzida. A caraterização in vitro em meio acelular foi efetuada através da imersão dos vidros numa solução de fluido fisiológico simulado (SBF) e verificou-se que estes possuem capacidade de formar uma camada de hidroxiapatite carbonatada à sua superfície após 7 dias, detetável por XRD, FTIR e SEM/EDS, sugerindo que este conjunto de vidros é potencialmente bioativo, e poderá estimular a proliferação e diferenciação celular. A resposta das hMSCs em cultura aos vidros bioativos foi avaliada em termos de atividade metabólica, morfologia, viabilidade, proliferação e diferenciação osteogénica e conclui-se que os biovidros Di-60 e Di-70 poderão constituir um suporte viável para a proliferação e diferenciação de hMSCs.

Bioactive glasses are a viable material to fill bone defects, as an alternative to autografts, since they promote the development of a bond with the bone tissue as a hydroxycarbonate apatite layer, when exposed to physiological fluids. The present work aimed at characterizing alkali-free bioactive glasses in the binary system of diopside (CaMgSi2O6)–tricalcium phosphate (3CaO·P2O5) regarding their wettability, surface charge, chemical degradation profile, in vitro bioactivity and in vitro behavior in contact with human mesenchymal stem cells (hMSCs). Contact angle measurements demonstrated the glasses’ hydrophilic character. Zeta potential measurements showed that the glasses’ surface charge was negative, being Di-70 the most negative one. In order to evaluate their biodegradation performance, the glasses were immersed in Tris-HCl and their weight loss was measured, being possible to conclude that the weight loss was minor. The in vitro bioactivity of glasses has been analyzed by their immersion in simulated body fluid (SBF) confirming the presence of a hydroxycarbonate apatite layer on top of the glasses after 7 days by means of XRD, FTIR e SEM/EDS, suggesting that this series of glasses is potentially bioactive and can stimulate cell proliferation and differentiation. hMSCs’ response to these bioactive glasses was evaluated in terms of cell metabolic activity, morphology, viability, proliferation and osteogenic differentiation, being concluded that Di-60 and Di-70 can be a viable support for hMSCs proliferation and differentiation.