Scaffolds nanofibrilares de policaprolactona/nano-hidroxiapatita para regeneração do complexo dentino-pulpar: síntese, caracterização e avaliação em células pulpares humanas
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Data
2021-06-08
Autores
Orientador
Hebling, Josimeri 
Coorientador
Pós-graduação
Odontologia - FOAR
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
Visando uma terapia citocompatível e bioativa para aplicação sobre o tecido pulpar exposto, neste estudo foram desenvolvidos e caracterizados scaffolds nanofibrilares de policaprolactona (PCL) incorporados com nano-hidroxiapatita (nHA) e foi avaliada a resposta de células da polpa dental humana (HDPCs) semeadas sobre esses scaffolds. Soluções de PCL (10% m/v em clorofórmio/dimetilformamida) foram incorporadas ou não com nHA (0,5; 1,0; ou 2,0% m/v) e eletrofiadas em scaffolds. Os scaffolds foram caracterizados quanto à morfologia (MEV), composição (EDS), solubilidade (alteração de massa), liberação de cálcio/fosfato (espectrofotometria) e modulação do pH do meio. HDPCs foram cultivadas na superfície dos scaffolds e avaliadas quanto à viabilidade (Live/Dead e alamarBlue) e adesão/espalhamento celular (F-actina) ao longo do tempo. A expressão dos genes COL1A1, ALPL, DSPP e DMP1 (RT-qPCR), dosagem de proteínas totais (PT; Lowry) e a atividade de fosfatase alcalina (ALP; timolftaleína) foram investigadas aos 14 e 21 dias. A formação de matriz mineralizada (Alizarin Red) foi avaliada em 21 dias. Os dados foram analisados com ANOVA a um ou dois fatores, complementada por Tukey, Games-Howell ou Sidak (α=0,05). Todas as formulações originaram fibras variando entre 600 a 900 nm de diâmetro, com disposição aleatória. A identificação de cálcio e fósforo nas fibras foi concentração-dependente, confirmando a incorporação de nHA ao polímero. Concentrações mais altas de nHA tornaram as superfícies das nanofibras irregulares. PCL+0,5% nHA ampliou o diâmetro da nanofibra, enquanto PCL+2%nHA aumentou os espaços interfibrilares. PCL+1%nHA ou PCL+2%nHA promoveram significativa liberação de cálcio e fosfato, porém a modulação de pH não excedeu o valor 8,0. A viabilidade de HDPCs não foi afetada pela adição de nHA, enquanto adesão/espalhamento celular foram favorecidas. A expressão de DSPP e DMP1 foi regulada positivamente em 14 dias, e COL1A1, ALPL e DMP1 em 21 dias pelas formulações PCL+1%nHA e PCL+2%nHA. Maior quantidade de proteínas foi identificada em scaffolds contendo nHA no período mais tardio e a presença de nHA aumentou a atividade de ALP em 14 e 21 dias. A formação de matriz mineralizada foi dependente da concentração de nHA, cerca de 9× maior para PCL+2%nHA em comparação ao controle. Em conclusão, scaffolds nanofibrilares de PCL incorporados com nHA foram citocompatíveis, estimularam a adesão, espalhamento, proliferação e o potencial odontogênico de HDPCs. A formulação PCL+2%nHA é uma estratégia bioativa de engenharia tecidual para terapia pulpar vital.
Resumo (inglês)
Targeting a cytocompatible and bioactive therapy for the application on the exposed pulp tissue, this study developed and characterized polycaprolactone (PCL) nanofibrous scaffolds incorporated with nano-hydroxyapatite (nHA) and evaluated the response of human dental pulp cells (HDPCs) seeded on their surface. PCL-based solutions (10% w/v in chloroform/dimethylformamide) were incorporated or not with nHA (0.5; 1.0; or 2.0 % w/v) and electrospun into nanofibrous scaffolds. The scaffolds were characterized for morphology (SEM), composition (EDS), solubility (mass change), release of calcium/phosphate (spectrophotometry), and pH medium modulation. HDPCs were cultured on the surface of the scaffolds and evaluated for cell viability (Live/Dead and alamarBlue) and adhesion/spreading (F-actin) over time. The expression of COL1A1, ALPL, DSPP, and DMP1 genes (RT-qPCR), total protein synthesis (TP; Lowry), and alkaline phosphatase activity (ALP; thymolphthalein assay) were investigated at 14 and 21 days. The formation of a mineralized matrix (Alizarin Red) was assessed at 21 days. Data were analyzed with one- or two-way ANOVA complemented with Tukey, Games-Howell, or Sidak post-hocs (α=0.05). All formulations generated fibers ranging from 600 to 900 nm in diameter, with random arrangement. The incorporation of nHA into the nanofibers was dose-dependent. Higher nHA concentrations roughened nanofibers surfaces. PCL+0.5%nHA enlarged fiber diameter whereas PCL+2%nHA increased interfibrillar spaces. PCL+1%nHA or PCL+2%nHA promoted greater release of calcium and phosphate, but the medium pH was maintained below 8.0. HDPCs viability was not affected by the addition of nHA, while adhesion/spreading were favored. The expression of DSPP and DMP1 was upregulated in 14 days, and COL1A1, ALPL, and DMP1 in 21 days by the PCL+1%nHA and PCL+2%nHA formulations. The incorporation of nHA promoted higher protein synthesis and increased ALP activity. The formation of a mineralized matrix was concentration-dependent, about 9× higher for the PCL+2%nHA in comparison to the control. In conclusion, nanofibrous PCL scaffolds incorporated with nHA were cytocompatible, stimulated adhesion, spreading, proliferation, and the odontogenic potential of HDPCs. The PCL+2%nHA formulation is a bioactive tissue engineering strategy for vital pulp therapy.
Descrição
Idioma
Português