Publicação: Potencial odontogênico de scaffolds de nanofibras incorporados com diferentes fases minerais sobre células pulpares humanas
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Data
2023-02-14
Autores
Orientador
Hebling, Josimeri 
Coorientador
Pós-graduação
Curso de graduação
Odontologia - FOAR
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Trabalho de conclusão de curso
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (português)
Scaffolds de nanofibras têm se destacado para a regeneração de tecidos
craniofaciais, especialmente quando associados a moléculas bioativas capazes de
estimular a neoformação de tecidos duros. Entretanto, o potencial odontogênico sobre
células pulpares necessita ser melhor investigado, para que seja possível o
desenvolvimento de biomateriais para utilização como capeadores pulpares diretos.
Portanto, esse estudo foi dividido em duas fases: a primeira avaliou a incorporação de
diferentes fases minerais contendo cálcio, fosfato ou ambos em scaffolds de
nanofibras e a bioatividade em células pulpares humanas (HDPCs); a fase 2 teve
como objetivo caracterizar scaffolds incorporados com hidróxido de cálcio (HC) quanto
à solubilidade e liberação de cálcio, bem como a expressão de genes marcadores da
diferenciação odontogênica por HDPCs em contato com o biomaterial. Soluções de
PCL (policaprolactona; 10% m/v) foram incorporadas ou não com hidróxido de cálcio
(PCL+HC), nano-hidroxiapatita (PCL+nHA), ou β-glicerofosfato (PCL+βGF) (todas
0,5% m/v) para confecção de scaffolds de nanofibras por meio de eletrofiação.
Morfologia (diâmetro das fibras e espaços interfibrilares) e incorporação da fase
mineral foram analisados por MEV/EDS. HDPCs foram semeadas sobre os scaffolds
e avaliadas quanto à viabilidade (alamarBlue e Live/Dead) em 1, 7 e 14 dias; adesão
e espalhamento (F-actina) em 1, 3 e 7 dias; e formação de matriz mineralizada
(Alizarin Red) após 21 dias. Para a segunda fase do projeto, os scaffolds incorporados
com 0,5% de HC foram confeccionados e avaliados quanto à solubilidade e liberação
de cálcio. A expressão gênica foi avaliada por RT-qPCR aos 7 e 14 dias de cultura de
HDPCs semeadas sobre a superfície dos scaffolds. Os dados foram analisados com
ANOVA complementada por Sidak, Tukey ou Games-Howell (α=5%). A incorporação
de HC aumentou o diâmetro das nanofibras e a porcentagem de espaços
interfibrilares, enquanto βGF reduziu ambos e nHA não teve efeito sobre esses
parâmetros. Aumento significativo da viabilidade, adesão, espalhamento e deposição
de matriz mineralizada por HDPCs foi observada para as formulações PCL+HC e
PCL+nHA, com destaque para a primeira, que aumentou em torno de 9× o potencial
de mineralização. Os scaffolds incorporados com HC demonstraram um padrão de
degradação lento nos primeiros 6 meses, porém mais rápido que o controle sem
incorporação, com liberação de cálcio significativa nos primeiros 140 dias. Em
conclusão, a incorporação de HC e nHA em nanofibras de PCL permitiu a obtenção
de scaffolds citocompatíveis favoráveis para adesão, proliferação e deposição de
matriz mineralizada por HDPCs. Scaffolds incorporados com 0,5% de HC
apresentaram um perfil de degradação lento com liberação de cálcio constante que
foi capaz de estimular células pulpares humanas a aumentar a expressão de genes
marcadores da odontogênese, sendo estratégias bioativas promissoras para
aplicação sobre o tecido pulpar exposto.
Resumo (inglês)
Nanofiber scaffolds have been highlighted for the regeneration of craniofacial tissues,
especially when associated with bioactive molecules capable of stimulating the
neoformation of hard tissues. However, the odontogenic potential on pulp cells needs
to be better investigated, to guide the development of biomaterials for use as direct
pulp capping devices. Therefore, this study was divided into two phases, the first
evaluated the incorporation of different mineral phases containing calcium, phosphate
or both in nanofiber scaffolds and the bioactivity in human pulp cells (HDPCs). The
second phase aimed to characterize scaffolds incorporated with calcium hydroxide
(CH) in terms of solubility and calcium release, as well as the expression of genes of
odontogenic differentiation by HDPCs in contact with the biomaterial. Polycaprolactone
solutions (PCL; 10% w/v) were incorporated or not with calcium hydroxide (PCL+HCH),
nano-hydroxyapatite (PCL+nHA), or β-glycerophosphate (PCL+βGF) (all 0.5% m/v)
used to produce nanofiber scaffolds by electrospinning. Morphology (fiber diameter
and interfibrillar spaces) and mineral phase incorporation were analyzed by SEM/EDS.
HDPCs were seeded on the scaffolds and evaluated for viability (alamarBlue and
Live/Dead) at 1, 7 and 14 days; adhesion and spread (F-actin) at 1, 3 and 7 days; and
mineralized matrix formation (Alizarin Red) after 21 days. For the second phase of the
project, scaffolds incorporated with 0.5% CH were made and evaluated for solubility
and calcium release. Gene expression was evaluated by RT-qPCR at 7 and 14 days
of culture of HDPCs seeded on the surface of the scaffolds. Data were analyzed with
ANOVA complemented by Sidak, Tukey or Games-Howell (α=5%). The incorporation
of CH increased the nanofiber diameter and the percentage of interfibrillar spaces,
while βGF reduced both and nHA had no effect on these parameters. A significant
increase in the viability, adhesion, scattering and deposition of mineralized matrix by
HDPCs was observed for the PCL+CH and PCL+nHA formulations, with emphasis on
the former, which increased the mineralization potential by around 9×. Scaffolds
incorporated with CH showed a slow degradation pattern in the first 6 months, but
faster than the control without incorporation, with significant calcium release in the first
140 days. In conclusion, the incorporation of HC and nHA in PCL nanofibers allowed
obtaining cytocompatible scaffolds favorable for adhesion, proliferation, and deposition
of mineralized matrix by HDPCs. Scaffolds incorporated with 0.5% CH showed a slow
degradation profile with constant calcium release that was able to stimulate human
pulp cells to increase the expression of odontogenesis marker genes, being promising
bioactive strategies for application on exposed pulp tissue.
Descrição
Idioma
Português
