Influência de ácidos fenólicos, livres ou incorporados em hidrogéis, na diferenciação celular e biomineralização para terapia endodôntica

Abstract

Compostos fenólicos de origem vegetal, em especial os ácidos fenólicos, têm demonstrado capacidade de modular a diferenciação celular e estimular a biomineralização, além de apresentarem propriedades antioxidantes, anti-inflamatórias e antimicrobianas. Esses compostos também são capazes de reduzir o estresse oxidativo, regular vias de sinalização celular e favorecer a viabilidade e atividade funcional de células envolvidas na regeneração tecidual, destacando-se como candidatos promissores para aplicação em terapias endodônticas regenerativas. Este estudo foi dividido em três capítulos e tiveram como objetivos: (capítulo 1)realizar uma revisão sistemática sobre os efeitos dos ácidos fenólicos na osteogênese e mineralização óssea; (capítulo 2) avaliar o potencial indutor de diferenciação e biomineralização desses compostos em células-tronco da polpa dentária humana (hDPCs) e células tronco mesenquimais da medula óssea humana (hBMSCs); e (capítulo 3). Sintetizar hidrogéis termorresponsivos de quitosana-g-PNVCL por copolimerização enxertada, seguidos de purificação, liofilização e reidratação, incorporando ácido cafeico (CAF) ou ácido cinâmico (CIN) na concentração de 600 µg/mL, e caracterizar as formulações quanto à termorresponsividade e estabilidade da matriz polimérica. Para o capítulo 1, a revisão sistemática seguiu as diretrizes PRISMA-ScR e incluiu estudos in vitro e in vivo avaliando desfechos relacionados ao tecido ósseo. Para o Capítulo 2, as células foram expostas a concentrações seriadas dos ácidos fenólicos (500, 125, 62, 31, 8 µg/mL) e do controle hidróxido de cálcio, sendo selecionadas concentrações não citotóxicas para análises de viabilidade, atividade de fosfatase alcalina (ALP), formação de nódulos mineralizados e expressão de marcadores dentinogênicos (RUNX2, DSPP, MEPE, IBSP, COL1A1 e ALPL) e osteogênicos (RUNX2, SPP1, BGLAP, COL1A1 e ALPL. No Capítulo 3, eluidos dos hidrogéis contendo CAF ou CIN (CAF-gel e CIN-gel) foram avaliados quanto à atividade metabólica, atividade de ALP e nódulos mineralizados, bem como avaliar a expressão dos genes RNUX2, SP7, ALP, SPP1 e BGLAP das células hBMSCs. Os resultados do capítulo 1 mostraram que os ácidos fenólicos, especialmente CHL e CAF, apresentam efeitos osteopromotores e antireabsortivos.No Capítulo 2, CIN, CHL, FER e CUM mostraram-se biocompatíveis e capazes de aumentar a atividade de ALP e a formação de matriz mineralizada em hDPCs e hBMSCs. No Capitulo 3, hidrogéis contendo CAF ou CIN foram citocompatíveis, exibiram propriedades reológicas adequadas e estimularam respostas osteogênicas, com melhor desempenho observado para CIN-Gel. Conclui-se que os ácidos fenólicos, tanto isolados quanto incorporados em hidrogéis apresentam potencial para modular a diferenciação celular e induzir biomineralização dentinária/óssea, configurando-se como alternativas promissoras para aplicação em endodontia regenerativa.

Phenolic compounds of plant origin, particularly phenolic acids, have demonstrated the ability to modulate cellular differentiation and stimulate biomineralization, in addition to exhibiting antioxidant, anti-inflammatory, and antimicrobial properties. These compounds are also capable of reducing oxidative stress, regulating cellular signaling pathways, and promoting the viability and functional activity of cells involved in tissue regeneration, highlighting their potential as promising candidates for application in regenerative endodontic therapies. This study was divided into three chapters with the following objectives: (Chapter 1) to conduct a systematic review on the effects of phenolic acids on osteogenesis and bone mineralization; (Chapter 2) to evaluate the differentiation-inducing and biomineralization potential of these compounds in human dental pulp stem cells (hDPCs) and human bone marrow mesenchymal stem cells (hBMSCs); and (Chapter 3) to synthesize thermoresponsive chitosan-g-PNVCL hydrogels via graft copolymerization, followed by purification, lyophilization, and rehydration, incorporating caffeic acid (CAF) or cinnamic acid (CIN) at a concentration of 600 µg/mL, and to characterize the formulations regarding thermoresponsiveness and polymeric matrix stability. or Chapter 1, the systematic review followed the PRISMA-ScR guidelines and included in vitro and in vivo studies assessing outcomes related to bone tissue. In Chapter 2, the cells were exposed to serial concentrations of phenolic acids and the control calcium hydroxide, and non- cytotoxic concentrations were selected for analyses of viability, alkaline phosphatase (ALP) activity, formation of mineralized nodules, and expression of dentinogenic markers (RUNX2, DSPP, MEPE, IBSP, COL1A1, and ALPL) and osteogenicmarkers(RUNX2, SPP1, BGLAP, COL1A1, and ALPL). In Chapter 3, eluates from hydrogels containing CAF or CIN (CAFgel and CIN-gel) were evaluated for metabolic activity, ALP activity, and mineralized nodule formation, as well as gene expression of RUNX2, SP7, ALP, SPP1, and BGLAP in hBMSCs. The hydrogels were also characterized using rheological methods. The results from Chapter 1 showed that phenolic acids, especially chlorogenic acid (CHL) and caffeic acid (CAF), exhibit osteoinductive and anti- resorptive effects. In Chapter 2, CIN, CHL, FER, and CUM were shown to be biocompatible and capable of increasing ALP activity and mineralized matrix formation in hDPCs and hBMSCs. In Chapter 3, hydrogels containing CAF or CIN were cytocompatible, exhibited suitable rheological properties, and stimulated osteogenic responses, with better performance observed for CIN-Gel. It is concluded that phenolic acids, both alone and incorporated into hydrogels, have the potential to modulate cell differentiation and induce dentin/bone biomineralization, representing promising alternatives for application in regenerative endodontics