Interacções celulares de enxertos ósseos à base de fosfato de cálcio

Abstract

Um dos objectivos da engenharia de tecidos é desenvolver materiais de preenchimento e de reparação óssea, com vista a dar resposta, entre outros, ao aumento da incidência de doenças ósseas consequente do envelhecimento da população. O uso de estruturas tridimensionais porosas e biodegradáveis, designadas por scaffolds, como matriz para a adesão e a proliferação celular tem sido amplamente investigada. Recentemente, os grânulos porosos têm ganho destaque na investigação, uma vez que são produzidos e aplicados nas mais diversas formas, dependendo do tecido a regenerar. No presente trabalho, foram sintetizados diferentes pós de fosfato de cálcio, compostos por β-fosfato tricálcico puro, β-fosfato tricálcico dopado com zinco, estrôncio e manganês e uma mistura bifásica formada por hidroxiapatite e β-fosfato tricálcico. Partindo dos pós produzidos foram obtidos grânulos porosos esféricos, através do método de gelatinização ionotrópica. Os grânulos foram sujeitos a tratamentos térmicos diferentes e avaliaram-se os efeitos causados nas suas características físico-químicas. Assim obtiveram-se grânulos crus, ou seja, não sujeitos a qualquer tratamento térmico, e grânulos sinterizados a 900°C. De modo a estudar a multifuncionalidade dos grânulos bifásicos preparados, estes foram incorporados com uma molécula terapêutica, a doxorrubicina, e foram realizados ensaios in vitro. A incorporação distinguiu-se pela estratégia usada: (i) os grânulos bifásicos crus com doxorrubicina (BCD) foram obtidos através da adição directa da doxorrubicina ao pó de fosfato de cálcio, seguindo-se o método de gelatinização ionotrópica; (ii) os grânulos sinterizados com doxorrubicina (BSD) foram imersos numa solução do fármaco. Verificou-se que os BSD incorporaram 30 vezes mais fármaco que os BCD, no entanto a sua libertação decorreu mais rapidamente. Os grânulos sem e com doxorrubicina foram testados em células de uma linha celular derivada de osteossarcoma humano (MNNG/HOS), com o intuito de avaliar os seus efeitos citotóxicos. Estes ensaios mostraram que os BSD inibiram significativamente a viabilidade da cultura celular, comparativamente aos BCD. Tendo em conta as características dos grânulos produzidos e o seu desempenho in vitro, estes demonstraram ser materiais promissores, para aplicações na regeneração do tecido ósseo e libertação controlada de fármacos. Esta aptidão precisa de ser comprovada através da realização de mais estudos in vitro e in vivo.

One objective of tissue engineering is the development of bone filling and repair materials to mainly address the increase in the incidence of bone diseases, as a result of an aging population. The use of porous and biodegradable three-dimensional structures, namely scaffolds, as a matrix for cell adhesion and proliferation has been extensively investigated. Recently, porous granules have gained prominence in the scientific community, since they are produced and applied in the most diverse forms, depending on the tissue to be regenerated. In the present work, different calcium phosphate powders composed of pure tricalcium β-phosphate; zinc, strontium and manganese-doped tricalcium phosphate; and a biphasic mixture formed by hydroxyapatite and tricalcium β-phosphate were synthesized. Spherical porous granules were obtained from the starting powders produced, through the ionotropic gelatinization method. Granules were subjected to heat treatments and the effects in their physicochemical characteristics investigated. Raw granules (not subjected to any heat treatment) and granules sintered at 900°C were obtained. In order to study the multifunctionality of the biphasic granules, these were incorporated with a therapeutic molecule, doxorubicin, and its performance was tested though in vitro assays. The incorporation was distinguished by the strategy used: (i) raw biphasic granules with doxorubicin (BCD) were obtained direct addition of doxorubicin to the calcium phosphate powder suspension, followed by the ionotropic gelatinization method; (ii) sintered granules with doxorubicin (BSD) were immersed in a solution of the doxorubicin. BSDs incorporated 30 times more drug than the BCDs, however, their release was faster. In order to evaluate their cytotoxic effects, granules with and without doxorubicin were tested on cells from a human osteosarcoma-derived cell line (MNNG / HOS). These assays showed that BSD significantly inhibited cell culture viability compared to BCD. Regarding granules characteristics and their in vitro performance, these have proven to be promising materials for bone regeneration and controlled drug release applications. Further in vitro and in vivo testing is needed to verify their ability.