Avaliação in vivo da bioatividade de biotintas de gelatina metacrilada funcionalizada com óxidos metálicos: um estudo experimental

Abstract

A pesquisa com scaffolds tem se mostrado fundamental para o avanço da engenharia tecidual, pois fornecem um ambiente propício para o crescimento celular, imitando as características da matriz extracelular natural, e facilitam a regeneração de tecidos danificados ou ausentes. A capacidade dos scaffolds de sustentar e direcionar a diferenciação celular é crucial para o desenvolvimento de terapias mais eficazes, tanto para tratamentos de lesões complexas quanto para doenças degenerativas. Além disso, a personalização desses scaffolds, levando em consideração fatores como biocompatibilidade, biodegradabilidade e integração com os tecidos hospedeiros, é um dos maiores desafios da pesquisa atual. Assim, o presente projeto buscou realizar a avaliação biológica in vivo de scaffolds porosos e bioativos obtidos a partir da formulação de biotintas à base de gelatina metacrilada (GelMA) associada a óxidos metálicos. Hidrogéis de GelMA foram formulados contendo concentrações citocompatíveis e bioativas dos óxidos de silício e magnésio, as quais foram selecionadas pelo grupo de pesquisa em um estudo in vitro. Amostras padronizadas foram produzidas a partir de moldes ou por meio da bioimpressão por extrusão, e implantadas em defeitos críticos realizados em calvárias de ratos machos (Rattus norvegicus albinus, Wistar). As amostras foram coletadas em 42 dias, após eutanásia dos animais, e submetidas à análise histopatológica para avaliação da quimiotaxia, angiogênese e bioatividade. Os resultados evidenciaram que as biotintas de GelMA funcionalizadas com os óxidos apresentaram maior formação de tecido ósseo e melhor integração tecidual, especialmente nos grupos bioimpressos, sugerindo boa osteocondução quando comparadas aos demais grupos testados.

Research on scaffolds has proven fundamental to the advancement of tissue engineering, as they provide a favorable environment for cell growth, mimicking the characteristics of the natural extracellular matrix, and facilitate the regeneration of damaged or absent tissues. The ability of scaffolds to support and direct cell differentiation is crucial for the development of more effective therapies, both for the treatment of complex injuries and degenerative diseases. Furthermore, the customization of these scaffolds, considering factors such as biocompatibility, biodegradability, and integration with host tissues, is one of the greatest challenges in current research. Thus, this project aimed to perform the in vivo biological evaluation of porous and bioactive scaffolds obtained from the formulation of methacrylated gelatin (GelMA)-based bioinks associated with metal oxides. GelMA hydrogels were formulated containing cytocompatible and bioactive concentrations of silicon and magnesium oxides, which were selected by the research group in an in vitro study. Standardized samples were produced from molds or by extrusion bioprinting and implanted into critical defects in the calvaria of male rats (Rattus norvegicus albinus, Wistar). Samples were collected 42 days after euthanasia and subjected to histopathological analysis to evaluate chemotaxis, angiogenesis, and bioactivity. The results showed that GelMA bioinks functionalized with oxides exhibited greater bone tissue formation and better tissue integration, especially in the bioprinted groups, suggesting good osteoconduction when compared to the other groups tested.