Síntese e caracterização de membranas de PCL incorporadas com biovidros 45S5 e 58S: análise comparativa na osteogênese in vitro

Abstract

O objetivo deste estudo foi produzir e caracterizar membranas de policaprolactona (PCL) incorporadas com duas formulações diferentes de biovidros, bem como avaliar a influência destas na osteogênese in vitro. Para isso, foram obtidos três grupos experimentais: PCL (P), PCL incorporado com o biovidro 45S5 (P45) e PCL incorporado com o vidro bioativo 58S (P58). A síntese dos vidros foi realizada pela rota Sol-Gel, os quais foram incorporados à solução de PCL previamente a produção das membranas por meio da eletrofiação. Posteriormente à caracterização dos materiais, as membranas foram submetidas aos testes biológicos in vitro. Nesta etapa, células da medula óssea obtidas de fêmures de ratos e foram isoladas e plaqueadas com as membranas. Foi observada a morfologia das membranas e a incorporação dos vidros por microscopia eletrônica de varredura (MEV-FEG), onde foi determinado o diâmetro médio das fibras poliméricas, e observou-se uma diminuição no diâmetro das fibras contendo vidro. A hidrofilia das membranas foi avaliada pela técnica do ângulo de contato, onde foi observado que todos os grupos apresentaram um perfil hidrofílico ao longo do tempo (segundos), sendo que os grupos contendo vidro bioativo apresentaram redução do ângulo em um período menor quando comparados ao PCL. Em relação aos ensaios in vitro, as membranas não se apresentaram citotóxicas, e permitiram atividade e diferenciação celular. Foi observado que o grupo P58 promoveu maior atividade de fosfatase alcalina (ALP). Todos os grupos permitiram a formação de nódulos de mineralização, e na quantificação de cálcio foi observada diferença estatisticamente significante entre os grupos contendo vidro com o grupo P (p>0,05). Foi possível observar a interação e morfologia celular por MEV-FEG. Os resultados da caracterização do material e estudo in vitro sugerem que as membranas não foram citotóxicas, e que os vidros bioativos aumentaram a bioatividade e potencial osteogênico das membranas de PCL, promovendo um ambiente adequado à adesão e diferenciação celular.

The aim of this study was to produce and characterize polycaprolactone (PCL) membranes incorporated with two different formulations of bioglasses, as well to evaluate their influence on in vitro osteogenesis. For this, three experimental groups were obtained: PCL (P), PCL incorporated with bioglass 45S5 (P45) and PCL incorporated with bioactive glass 58S (P58). The synthesis of the glasses was performed by the Sol-Gel route, which were incorporated into the PCL solution prior to the production of the membranes by electrospinning. After the characterization of the materials, the membranes were submitted to in vitro biological tests. In this step, bone marrow cells obtained from rat femurs were isolated and plated with the membranes. The morphology of the membranes and the incorporation of the glasses were observed by scanning electron microscopy (SEM-FEG), where the average diameter of the polymeric fibers was determined and a decrease in the diameter of the fibers containing glass was observed. The hydrophilia of the membranes was evaluated by the contact angle technique, where it was observed that all groups presented a hydrophilic profile over time (seconds), and the groups containing bioactive glass presented reduction of the angle in a shorter period when compared to the PCL. Regarding the in vitro assays, the membranes were not cytotoxic, and allowed cell activity and differentiation. It was observed that the P58 group promoted higher alkaline phosphatase (ALP) activity. All groups allowed the formation of mineralization nodules, and in the quantification of calcium a statistically significant difference was observed between the groups containing glass and group P (p>0.05). It was possible to observe the interaction and cell morphology by SEM-FEG. The results of the characterization of the material and in vitro study suggest that the membranes were not cytotoxic, and that the bioactive glasses increased the bioactivity and osteogenic potential of the PCL membranes, promoting an adequate environment for cell adhesion and differentiation