Avaliação in vivo do potencial regenerativo de scaffolds porosos de quitosana-cálcio com micro-canais

Abstract

O objetivo deste projeto consistiu na formulação de scaffolds porosos de quitosana (QT) associados às fases minerais de hidróxido de cálcio (HC) ou carbonato de cálcio (CC), pela técnica de bubbling-effect, com microcanais de 700 µm distribuídos ordenadamente em sua estrutura, e na avaliação de suas características físico-químicas e biológicas in vivo. Foram obtidas soluções de quitosana a 2% e minerais a 1% (p/v), homogeneizadas na proporção de 2:1 (v/v), processadas por separação de fases e, no caso dos biomateriais com microcanais, moldadas por impressão 3D indireta. Os grupos experimentais foram analisados quanto à morfologia, degradação, intumescimento, liberação de cálcio e resposta biológica após implantação subcutânea e em defeitos críticos de calvária em ratos por 30 dias. Os scaffolds apresentaram arquitetura regular, porosidade média de 60%, alta absorção hídrica e liberação sustentada de íons cálcio. Histologicamente, observou-se completa reabsorção e ausência de inflamação, indicando excelente biocompatibilidade. O grupo QTHCC apresentou maior volume ósseo e melhor organização tecidual, com formação colágena e focos de mineralização, sugerindo padrão de regeneração mais estruturado. Conclui-se que a incorporação das fases minerais e a presença de microcanais favoreceram a integração e o potencial regenerativo dos scaffolds, destacando o QTHCC como biomaterial promissor para regeneração de tecidos mineralizados.

This study aimed to develop porous chitosan (QT) scaffolds combined with calcium hydroxide (HC) or calcium carbonate (CC) using the bubbling-effect technique, containing 700 µm microchannels, and to evaluate their physicochemical and biological properties in vivo. Chitosan (2%) and mineral (1% w/v) solutions were homogenized (2:1 v/v), processed by phase separation, and molded via indirect 3D printing. The scaffolds were analyzed for morphology, degradation, swelling, calcium release, and biological response after subcutaneous and calvarial implantation in rats for 30 days. The scaffolds showed regular architecture, ~60% porosity, high water absorption, and sustained calcium release. Histological analysis revealed full resorption and absence of inflammation, confirming excellent biocompatibility. The QTHCC group showed the greatest bone volume and tissue organization, with collagen matrix and mineralization foci. In conclusion, the addition of calcium phases and microchannels improved tissue integration and regenerative potential, highlighting QTHCC as a promising biomaterial for mineralized tissue regeneration.