Scaffolds de β-TCP/S53P4 para tratamento de osteomielite crônica: estudo in vitro

Abstract

A osteomielite é uma doença óssea causada pela infecção bacteriana, com difíceis tratamentos devido à alta resistência microbiana. Biocerâmicas a base de fosfato tricálcico (βTCP) e vidros silicatos são materiais interessantes para fabricação de scaffolds devido sua biocompatibilidade, elevada bioatividade e osteocondução. O objetivo do trabalho foi avaliar o comportamento biológico in vitro dos scaffolds de βTCP/S53P4 produzidos por impressão direta de pasta (DIW). Os scaffolds obtidos por DIW foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX), porosidade aparente e resistência mecânica. Posteriormente, os scaffolds foram submetidos ao estudo in vitro, no qual 9 ratos foram eutanasiados e as células mesenquimais foram obtidas da medula óssea dos fêmures destes animais. Após, o biomaterial juntamente com as células foi submetido a análise de morfologia celular e aos testes de viabilidade celular, conteúdo de proteína total, atividade de fosfatase alcalina (ALP) e formação de nódulos de mineralização. A atividade antimicrobiana e antibiofilme também foram avaliadas. Os dados foram estatisticamente analisados, com nível de significância convencional de 5%. Os resultados mostraram que, os scafflods com biovidro obtiveram aumento da resistência mecânica à compressão. Todos os grupos analisados em MEV demonstraram interatividade celular. Nos testes in vitro, os resultados mostraram que os grupos não apresentaram diferenças estatísticas entre si, porém houve diferença estatística entre eles e o grupo controle na diferenciação das células mesenquimais em osteoblásticas. Assim, conclui-se que o trabalho apresentou um caminho viável para obtenção de scaffolds que possam ser aplicados em regeneração óssea.

Osteomyelitis is a bone disease caused by bacterial infection, difficult to treat due to its high microbial resistance. Bioceramics based on tricalcium phosphate (B-TCP) and silicate glasses are interesting materials for the manufacture of scaffolds due to their high biocompatibility, bioactivity and osteoconduction. The aim of the work was to evaluate the in vitro and in vivo biological behavior of β-TCP/S53P4 scaffolds produced by direct ink writing (DIW). The scaffolds obtained by DIW were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), apparent porosity and mechanical strength. In the in vitro study, 9 rats were euthanized and mesenchymal cells were obtained from the bone marrow of the femurs of these animals. Afterwards, the biomaterial along with the cells was submitted to cell morphology analysis and cell viability tests, total protein content, alkaline phosphatase (ALP) activity, formation of mineralization nodules, antimicrobial and antibiofilm activity. The data was statistically analyzed, with a conventional significance level of 5%. With the development of this project, it is expected that the β-TCP/S53P4 scaffold has the potential to be used in the treatment of chronic osteomyelitis, acting concomitantly as a support for tissue bone growth and inhibiting the growth of bacteria. The results showed that the bioglass scaffolds obtained increased mechanical resistance to compression. All groups analyzed in MEV demonstrated cellular interactivity. In the in vitro tests, the results showed that the groups did not present statistical differences between them, but there was a statistical difference between them and the control group in the differentiation of mesenchymal cells into osteoblasts. Thus, it is concluded that the work presented a viable path to obtain scaffolds that can be applied in bone regeneration.