Otimização do processo de fabricação e semeação de scaffolds de PCL/gelatina anisotrópicos para a engenharia de cartilagem

Abstract

O tratamento de lesões da cartilagem articular constitui um desafio para a medicina regenerativa. Nesse âmbito, a engenharia de tecidos tem-se debruçado sobre o desenvolvimento de métodos que visam alcançar resultados mais aprimorados. Para tal, são várias as abordagens possíveis, destacando-se por exemplo, o método de semeação de células em estruturas tridimensionais porosas (scaffolds). Com este trabalho pretendeu-se otimizar o processo de fabricação e de semeação de células em scaffolds. As técnicas de semeação selecionadas (compressão, top and bottom e injeção) para o estudo foram desenvolvidas e testadas em laboratório envolvendo células da cartilagem (condrócitos), scaffolds anisotrópicos de Policaprolactona/Gelatina/Polietilenoglicol (PCL/Gelatina/PEG) e materiais que permitiram a criação de um ambiente propício ao desenvolvimento do tecido cartilagíneo. A validação dos resultados (aferição do nível de otimização) foi realizada por meio de testes celulares e mecânicos. Com base nos resultados, conclui-se que a incorporação de PEG seguida da sua remoção permitiu aumentar a porosidade das estruturas porosas, permitindo assim, a incorporação bem como a difusão das células entre as camadas. A incorporação de células por compressão foi a que apresentou valores de viabilidade celular mais elevados para todos os scaffolds com exceção dos scaffolds constituídoss pelas camadas intermédia e profunda cujos os valores de viabilidade celular foram mais elevados para a técnica top and bottom. O estudo efetuado, sustentado por resultados laboratoriais, permite concluir que a presença de células nas estruturas anisotrópicas confirma a atividade metabólica das mesmas pelo ensaio com resazurina, bem como a sua difusão e distribuição ao longo das arquiteturas avaliadas

The treatment of joint cartilage lesions is a challenge for regenerative medicine. In this context, tissue engineering has focused on the development of methods aimed at achieving better results. In order to do so, several possible approaches are outlined, for example, the method of cell seeding in three-dimensional porous structures (scaffolds). The aim of this work was to optimize the process of manufacturing and seeding cells in scaffolds. The selected seeding techniques (compression, top and bottom and injection) for the study were developed and tested in the laboratory involving cartilage cells (chondrocytes), anisotropic polycaprolactone/gelatine/polyethylene glycol (PCL/gelatine/PEG) scaffolds and materials that allowed the creation of an environment conducive to the development of cartilage tissue. The validation of the results (calibration of the level of optimization) was performed through cellular and mechanical tests. Based on the results, it was concluded that the incorporation of PEG followed by its removal allowed to increase the porosity of the porous structures, thus allowing the incorporation as well as the diffusion of the cells between the layers. The incorporation of cells by compression showed the highest cell viability values for all architectures except for the architecture composed by the intermediate and deep layers whose values of cell viability were higher for the top and bottom technique. The study, supported by laboratory results, allows us to conclude that the presence of cells in the anisotropic structures confirms their metabolic activity by the resazurin assay, as well as its diffusion and distribution throughout the architectures evaluated