Sistema de bioextrusão para a engenharia de tecidos

Abstract

A engenharia de tecidos é um domínio emergente multidisciplinar, que combina especialistas de múltiplos domínios no sentido de se produzirem substitutos biológicos para restaurar, manter ou melhorar a função de um tecido ou órgão. A estratégia mais importante em engenharia de tecidos envolve a deposição de células sobre matrizes de suporte biocompatíveis e biodegradáveis. Esta estratégia permite a manipulação experimental a três níveis com o objectivo de se obterem estruturas optimizadas: células, os materiais utilizados no fabrico de matrizes de suporte (scaffolds) e o processo de fabrico. Neste trabalho propõe-se um novo processo de biofabricação baseado no princípio da extrusão e designado por Bioextruder. Este sistema foi concebido para a produção de matrizes multifuncionais ou para a impressão de soluções célula/polímero. O sistema foi testado para o caso da policaprolactona, material biocompatível e biodegradável. Com este material produziram-se scaffolds com diferentes topologias, possuindo poros de geometria quadrada com dimensão aproximada de 650 mm e diâmetro de filamento de 250 mm. As condições de processamento não originaram qualquer tipo de alteração química na estrutura da policaprolactona, preservando as suas características de biocompatibilidade. Foi observado no fabrico dos scaffolds um elevado grau de repetibilidade e elevada precisão. Finalmente a análise de citotoxicidade efectuada sobre a policaprolactona processada e não processada demonstrou um elevado nível de proliferação celular.

ABSTRACT: Tissue engineering is an emerging, multidisciplinary scientific field where a broad range of experts combine their knowledge and efforts in order to produce biological substitutes to restore, maintain or improve tissue function. The most promising approach in tissue engineering involves the seeding of 3D biocompatible and biodegradable scaffolds, with donor cells to promote tissue regeneration. This approach allows experimental manipulation at three levels to achieve optimal constructs: the cells, the biomaterial used for the scaffold and the fabrication technique. This study proposes a novel extrusion based technology called Bioextruder to produce functionally graded tissue engineering scaffolds and to print solutions cell/polymer. Policaprolactone (PCL) has been used to test the Bioextruder device. Scaffolds with different geometries have been made by layers of directionally aligned microfilaments. The PCL scaffolds were produced with an approximate channel size of 650 mm, filament diameter of 250 mm and regular geometrical square pores. Processing conditions do not cause any chemical change in the structure of PCL, keeping its biocompatibility characteristics. High levels of accuracy and repeatability have been achieved. Finally cytotoxicity analysis of both non processed and processed PCL revealed a high level of cell proliferation.