Scaffolds fibrilares de policaprolactona contendo nano-hidroxiapatita para indução da osteogênese: caracterização e citocompatibilidade em cultura de osteoblastos.

Abstract

Scaffolds fibrilares contendo hiroxiapatita são utilizados para regeneração tecidual, e servem como suporte para adesão, proliferação e diferenciação celular, o que favorece a neoformação óssea. Os principais objetivos deste estudo foram confeccionar e caracterizar scaffolds de policaprolactona (PCL) contendo concentrações de 2,5 ou 5% de nano-hidroxiapatita (nHA) e avaliar a citocompatibilidade desses biomateriais em cultura de osteoblastos (MC3T3). Para isso, soluções de PCL contendo ou não nHA foram eletrofiadas para obter scaffolds fibrilares, os quais foram caracterizados quanto a espessura das fibras (n=240) e porosidade (n=6) por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e sua composição verificada em Espectroscopia por Energia Dispersiva (EDS). Além da análise de liberação de cálcio (n=6), os scaffolds foram avaliados em Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e feita a análise termogravimétrica (TGA). Então os osteoblastos (MC3T3) foram semeados sobre o scaffolds e analisados quanto a viabilidade (AlamarBlue, n=8), síntese de proteína e fosfatase alcalina (ALP, n=8), formação de nódulos de mineralização (NM, n=8), adesão celular (Actin red, n=2) e viabilidade por microscopia de fluorescência (Live or Dead, n=2). Os dados quantitativos foram submetidos a análise estatística, com nível de significância de 5%. Scaffolds sem nHA exibiram fibras com maior espessura (p < 0,001). Quanto maior a incorporação de nHA nos scaffolds, maior a porosidade e picos de P e Ca (p < 0,05), bem como mais amplos os picos que representam o grupo P-O (FTIR). O TGA demonstrou que quanto mais nHA incorporada nos scaffolds, menor sua degradação térmica. Houve maior liberação de cálcio entre 7 e 14 dias. Maior viabilidade celular foi verificada no grupo 2,5%de nHA no período de 21 dias. Maior síntese de proteínas nos grupos contendo nHA. Maior atividade de ALP no grupo 2,5% de nHA. Aumento na deposição de NM quanto maior a concentração de nHA. Maior adesão e número de células vivas nos grupos contendo nHA. Scaffolds fibrilares de PCL contendo nHA, principalmente na concentração de 2,5% apresentam ótimas propriedades físico- químicas além de estimularem osteoblastos in vitro.

Fibrillar scaffolds containing hydroxyapatite are used for tissue regeneration and support for cell adhesion, proliferation and differentiation, which favors bone neoformation. Therefore, the main objective of this study was to fabricate and characterize polycaprolactone (PCL) scaffolds containing 2.5 or 5% concentrations of nano-hydroxyapatite (nHA) and to evaluate the cytocompatibility of these biomaterials in osteoblast culture (MC3T3). To this end, the thickness and space between the structural characteristic of the scaffolds were determined by Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) and Scanning Electron Microscopy (SEM). In addition to calcium release analysis (n=6), the scaffolds were evaluated by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and thermogravimetric analysis. Osteoblasts seeded on the scaffolds were analyzed for viability (AlamarBlue, n=8), protein synthesis and alkaline phosphatase (ALP, n=8), as well as the formation of mineralized nodules (MN, n=8). The data obtained were submitted to statistical analysis, with a significance level of 5%. Scaffolds without nHA exhibited thicker fibers (p < 0.001). The higher the nHA incorporation in the scaffolds, the higher the porosity and the P and Ca peaks (p < 0.05), as well as the broader the peaks representing the P-O group (FTIR). TGA demonstrated that the more nHA incorporated into the scaffolds, the lower their thermal degradation. There was greater calcium release between 7 and 14 days. Greater cell viability in the 2.5% nHA group at 21 days. Higher protein synthesis in groups containing nHA. Higher ALP activity in the 2.5% nHA group. Increased NM deposition with higher nHA concentration. Higher adhesion and number of live cells in the nHA- containing groups. PCL fibrillar scaffolds containing nHA, especially at a concentration of 2.5% present excellent physicochemical properties in addition to stimulating osteoblasts in vitro.