Avaliação da hemocompatibilidade de arcabouços de PLA recobertos com PCL, fabricados por impressão 3D para aplicação em regeneração óssea

Abstract

O desempenho de órgãos e tecidos do organismo humano fica naturalmente comprometido com o passar dos anos, sendo o tecido ósseo um dos principais atingidos, se fazendo necessárias intervenções médicas para reconstruções, substituições ou reparos. Neste contexto entram os scaffolds, estruturas complexas utilizadas para a regeneração de tecidos, que podem ser fabricados por tecnologias de manufatura aditiva, como a FDM (Fused Deposition Modeling). O polímero PLA (Poli Ácido Lático) é biodegradável e biocompatível apresentando inúmeras aplicações biomédicas. Além disso, é comumente empregado como filamento na tecnologia de manufatura aditiva por FDM, possuindo baixo custo e fácil acesso, porém materiais impressos por este filamento não são utilizados em aplicações biológicas, devido ao ser baixo grau de pureza. Deste modo, foi utilizado o polímero PCL (Policaprolactona) para recobrir os scaffolds fabricados, a fim de aumentar sua biocompatibilidade. A fabricação dos scaffolds e a influência do recobrimento no material foram observados por imagens fotográficas, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia no infravermelho (FTIR) e ensaios mecânicos. Além do mais, a hemocompatibilidade dos scaffolds foi analisada por ensaio hemolítico. Os ensaios de compressão mostraram que os scaffolds com geometrias RoundBar+Cube e RoundBar+Sphere foram mais resistentes, enquanto as análises de FTIR auxiliaram na comprovação do recobrimento dos scaffolds. A análise de MEV mostrou a eficácia do recobrimento pela diminuição dos tamanhos de poros dos scaffolds a partir do número de camadas de PCL recoberto. Por fim, a análise hemolítica mostrou que o scaffolds (recobertos ou não) foram hemocompatíveis, mostrando que o bioproduto desenvolvido apresentaram resultados promissores para a aplicação junto ao osso trabecular aliado ao um custo baixo de fabricação.

The performance of organs and tissues of the human organism is naturally compromised over the years, with bone tissue being one of the main affected, making medical interventions necessary for reconstructions, replacements or repairs. In this context come scaffolds, complex structures used for tissue regeneration, which can be manufactured by additive manufacturing technologies, such as FDM (Fused Deposition Modeling). The PLA (Poly Lactic Acid) polymer is biodegradable and biocompatible with numerous biomedical applications. In addition, it is commonly used as a filament in FDM additive manufacturing technology, having low cost and easy access, however materials printed by this filament are not used in biological applications, due to its low degree of purity. Thus, the polymer PCL (Polycaprolactone) was used to cover the manufactured scaffolds, in order to increase their biocompatibility. The manufacture of scaffolds and the influence of the coating on the material were observed by photographic images, scanning electron microscopy (SEM), infrared spectroscopy (FTIR) and mechanical tests. Furthermore, the hemocompatibility of the scaffolds was analyzed by hemolytic assay. The compression tests showed that the scaffolds with RoundBar + Cube and RoundBar + Sphere geometries were more resistant, while the FTIR analyzes helped to prove the scaffold cover. The SEM analysis showed the effectiveness of the coating by reducing the pore sizes of the scaffolds from the number of layers of coated PCL. Finally, the hemolytic analysis showed that the scaffolds (covered or not) were hemocompatible, showing that the bioproduct developed showed promising results for application with the trabecular bone combined with a low manufacturing cost