Desenvolvimento de membranas bioativas de látex para regeneração óssea: avaliação de propriedades mecânicas e biocompatibilidade in vitro

A regeneração óssea guiada melhora o crescimento ósseo ao utilizar membranas para evitar a invasão de tecidos moles em defeitos ósseos. O látex, conhecido por sua biocompatibilidade e resistência mecânica, é um material promissor. A incorporação de substâncias bioativas, como o β-fosfato tricálcico (β-TCF), que oferece propriedades osteocondutoras e osteoindutoras, aumenta ainda mais a eficácia das membranas de látex na regeneração óssea. Este estudo teve como objetivo avaliar a biocompatibilidade e citotoxicidade de membranas de látex (ML) revestidas com β-TCF em escalas micro (ML-µTCF) e nano (ML-nTCF), utilizando fibroblastos gengivais humanos (FGH-1). Além disso, membranas comerciais não reabsorvíveis feitas de politetrafluoroetileno denso e expandido (dPTFE e ePTFE) foram incluídas como controles positivos para comparação. As membranas foram recortadas no diâmetro de 10 mm, e a investigação da topografia de superfície foi realizada por meio de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), medições de ângulo de contato e espectroscopia Raman. Para a contagem de células e análise de viabilidade, as membranas foram semeadas com densidade de 30.000 células/cm² e incubadas em triplicata por 24, 48 e 120 horas, com o poliestireno (PS) como controle negativo. A contagem de células foi conduzida utilizando o sistema NucleoCounter, e ensaios de atividade da lactato desidrogenase (LDH) foram realizados para avaliar a citotoxicidade. A análise dos dados foi realizada no GraphPad Prisma, com nível de significância de 0,05 para todos os testes. A análise por MEV confirmou a deposição de β-TCF, resultando em maior rugosidade superficial e densidade de partículas em ambas ML-µTCF e ML-nTCF. Por outro lado, as membranas de PTFE exibiram estruturas mais lisas e porosas. As medições de ângulo de contato revelaram que apenas ML-µTCF apresentaram comportamento hidrofílico, enquanto as membranas de PTFE foram totalmente hidrofóbicas, como esperado devido à composição do material. A análise por espectroscopia Raman confirmou a predominância de apatita carbonatada e látex em ambas as membranas experimentais. Ensaios de contagem de células revelaram que as ML-nTCF melhoraram significativamente a adesão e proliferação celular em comparação ao PS. Em 24 e 48 horas, ambas as membranas experimentais demonstraram a maior adesão inicial de células, indicando uma proliferação robusta, similar ao comportamento observado nas membranas de PTFE. Após 120 horas, todas as membranas apresentaram resultados semelhantes, com maior proliferação em comparação ao PS. Ensaios de atividade de LDH indicaram que as células se comportaram de maneira semelhante em todas as membranas, sem diferenças estatísticas observadas em qualquer momento avaliado. Por fim, a análise por MEV revelou a adesão e crescimento celular com morfologia fisiológica normal nas membranas. Este estudo demonstra que as membranas experimentais aumentam a adesão e proliferação celular, conforme evidenciado pelos ensaios de contagem de células e atividade de LDH. Essas propriedades tornam as ML-µTCF e ML-nTCF promissoras para aplicações clínicas.

Resumo (inglês)

Guided bone regeneration enhances bone growth by using membranes to prevent soft tissue invasion into bone defects. Latex, known for its biocompatibility and mechanical strength, is a promising material. Incorporating bioactive substances like β-tricalcium phosphate (β-TCP), which offers osteoconductive and osteoinductive properties, further enhances the effectiveness of latex membranes for bone regeneration. This study aimed to assess the biocompatibility and cytotoxicity of latex membranes (LM) coated with β-TCP at micro (LM-µTCP) and nano (LM-nTCP) scales, using human gingival fibroblasts. Additionally, commercially available non-resorbable membranes made of dense and expanded polytetrafluoroethylene (dPTFE and ePTFE) were included as positive controls for comparison. The membranes were punched to a diameter of up to 10mm and the surface morphology investigation were performed by using Scanning Electron Microscopy (SEM), contact angle measurements and Raman spectroscopy. For cell counting and viability analysis, membranes were seeded with cells at a density of 30,000 cells/ml and incubated in triplicate for 24, 48, and 120 hours, with polystyrene (PS) as the negative control. Cell counting was conducted using the NucleoCounter system, and lactate dehydrogenase (LDH) activity assays were performed to assess cytotoxicity. Data analysis was conducted using GraphPad Prism, with a significance level of 0.05 for all tests. SEM analysis confirmed the deposition of β-TCP on LM, resulting in increased surface roughness and particle density in both LM-µTCP and LM-nTCP. Conversely, both PTFE membranes exhibited smoother and more porous structures. Contact angle measurements revealed that only the LM-µTCP exhibited hydrophilic behavior, while the PTFE membranes were entirely hydrophobic, as expected, due to their material composition. Raman spectroscopy analysis confirmed the predominance of carbonated apatite and latex in both experimental membranes. Cell counting assays revealed that LM-nTCP significantly enhanced cell adhesion and proliferation compared to PS. At 24 and 48 hours, both experimental membranes demonstrated the highest initial cell attachment, indicating robust cell proliferation, similar to the behavior observed in the PTFE membranes. By 120 hours, all membranes showed similar results, with higher proliferation than PS. LDH activity assays indicated that cells behaved similarly across all membranes, with no statistical differences observed at any evaluated time point. And SEM analysis revealed cell attachment and growth with normal physiological morphology on the membranes. This study demonstrates that the experimental membranes enhance cell adhesion and proliferation, as evidenced by cell counting and LDH activity assays. These properties make LM-µTCP and LM-nTCP promising for clinical applications.

Descrição

Artigo publicado: Ana Flávia Piquera Santos, Anna Johansson Loo, Antonio Carlos Guastaldi, Rodolfo Debone Piazza, Rondinelli Donizetti Herculano, Francisley Ávila Souza, Christer Dahlin. Micro/Nano calcium phosphate coatings on latex membranes: Structural characterization and in vitro biocompatibility for guided bone regeneration. Materials Today Communications, Volume 50, 2026, 114519, ISSN 2352-4928, https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2025.114519.

Palavras-chave

Materiais biomédicos , Regeneração óssea guiada , Superfícies

Idioma

Português

Citação

Santos, Ana Flávia Piquera. Desenvolvimento de membranas bioativas de látex para regeneração óssea: avaliação de propriedades mecânicas e biocompatibilidade in vitro. Supervisor: Francisley Ávila Souza. 2026. 36 f. Relatório (Pós-doutorado em Cirurgia Buco-Maxilo-Facial) - UNESP/FOA, Programa de Pós-graduação em Odontologia, Araçatuba, São Paulo, Brasil, 2026.