Desenvolvimento de arcabouços celulares multicamadas contendo vidro bioativo com estrutura hierárquica de poros pela combinação das técnicas de eletrofiação e de manufatura aditiva para aplicações na medicina regenerativa

Abstract

Arcabouços para engenharia de tecidos devem conciliar organização tridimensional, topografia biomimética e estímulos bioativos capazes de favorecer a interação celular e a formação de matriz mineralizada. Nesse contexto, este relatório teve como objetivo desenvolver e avaliar uma plataforma baseada em nanofibras de poli(ácido lático) (PLA) contendo vidro bioativo borato 45B5 e, posteriormente, integrar essa fase fibrosa a hidrogéis de alginato de sódio impressos em 3D, originando arcabouços multicamadas hierárquicos. Inicialmente, foram produzidas mantas de PLA com 0, 2,5 e 5% de 45B5, avaliadas quanto às características morfológicas, químicas, térmicas, mecânicas, superficiais, bioativas e biológicas. A incorporação do vidro ocorreu predominantemente por encapsulamento físico nas fibras, sem alterações expressivas na assinatura química do PLA, mas promoveu cristalização parcial, aumento da rigidez e redução da resistência à tração e do alongamento na ruptura. Todas as composições foram biocompatíveis com as linhagens celulares L929 e MG63. A formação de hidroxiapatita após imersão em fluido corpóreo simulado, bem como maior deposição de cálcio e formação de nódulos mineralizados foi dependente da concentração de vidro, com destaque para 5%. Na segunda etapa, as nanofibras foram depositadas sobre hidrogéis macroporosos de alginato de sódio, produzindo arcabouços H-PLA, H-PLA-2.5 e H-PLA-5. A integração entre as fases foi bem-sucedida, preservando as características químicas dos componentes e formando uma superfície fibrosa contínua sobre a estrutura impressa. O hidrogel governou predominantemente o intumescimento e a degradação, enquanto a camada fibrosa contribuiu com topografia superficial, bioatividade e manutenção de uma estrutura residual após a perda substancial da fase hidrogel. Os arcabouços permaneceram biocompatíveis com células L929 e sustentaram a resposta de MG63. Embora os valores observados na produção de proteínas e na atividade da fosfatase alcalina não tenham sido significativamente alterados, todos os grupos contendo os arcabouços promoveram maior deposição de cálcio que o controle, indicando favorecimento de eventos tardios de mineralização. Em conjunto, os resultados demonstraram a evolução do desenvolvimento de uma manta nanofibrosa bioativa para um sistema hierárquico com funções estruturais e biológicas complementares. A estratégia mostrou potencial para aplicações em engenharia de tecidos, embora a estabilidade aquosa da fase de hidrogel ainda deva ser aprimorada antes de avaliações in vivo.