Síntese e caracterização de scaffolds de policaprolactona (PCL) e poli(óxido de etileno) incorporados com hidróxido de cálcio como estratégias para regeneração de tecidos mineralizados - Leonel, Luísa Heineck [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023)
A confecção de scaffolds fibrilares a partir da mistura de polímeros sintéticos com propriedades físico-químicas distintas, como policaprolactona (PCL) e poli(óxido de etileno) (PEO), pode modular as propriedades finais do material de acordo com a finalidade deste. Adicionalmente, partículas inorgânicas, como o hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), podem ser usadas a fim de modular as respostas das células, favorecendo a regeneração tecidual. Portanto, este projeto teve como objetivo avaliar propriedades físico-químicas, mecânicas e biológicas de scaffolds fibrilares de PCL/PEO (50/50 v/v) incorporados com Ca(OH)2 0,2% para regeneração de tecidos mineralizados. Os Scaffolds foram obtidos por meio da técnica de eletrofiação. Como propriedades físico-químicas, foram avaliadas morfologia e composição (MEV/EDS e FTIR), umectabilidade (ângulo de contato), degradação enzimática e liberação de cálcio. Três propriedades mecânicas distintas foram determinadas pelo ensaio de tração: resistência máxima à tração, módulo de Young e alongamento à ruptura. Como análises biológicas, foram realizados ensaios de viabilidade celular (alamarBlue), adesão/espalhamento (F-actina) e formação de matriz mineralizada (Alizarin Red) em células pulpares humanas. Os dados foram submetidos a análises estatísticas específicas, após verificação do tipo de distribuição amostral e homogeneidade de variâncias. Inferências estatísticas foram feitas considerando o nível de significância de 5%. Como resultados, pôde-se perceber que a incorporação de PEO na mistura polimérica resultou em fibras com diâmetros mais irregulares. A análise de EDS confirmou a incorporação de Ca(OH)2 nas fibras. A mistura 50:50 melhorou a resistência à tração (p=0,006), o módulo de elasticidade (p=0,017). O Ca(OH)2 não impactou na molhabilidade, nas taxas de degradação ou nas propriedades mecânicas (p>0,05), porém quando incorporado ao PCL/PEO, houve aumento da liberação de cálcio. A combinação PCL/PEO aumentou a viabilidade celular em comparação com as fibras PCL, sem efeito da incorporação de Ca(OH)2. O Ca(OH)2 afetou positivamente a formação de matriz mineralizada, ~7,5 × para as fibras puras de PCL e ~12,5 × para a mistura. Dessa maneira, foi possível concluir que scaffolds de PCL/PEO incorporados com 0,2% de Ca(OH)2 apresentam propriedades físicas, mecânicas e biológicas compatíveis com a deposição de tecidos mineralizados e apresentam potencial como um novo material para estratégias regenerativas.

The synthesis of fibrillar scaffolds from a blend of synthetic polymers with different physicochemical properties, such as polycaprolactone (PCL) and poly(ethylene oxide) (PEO), can modulate the final properties of the material according to the material's purpose. Additionally, inorganic particles, such as calcium hydroxide (Ca(OH)2), can be used to modulate cell responses, favoring tissue regeneration. Therefore, this project aimed to evaluate the physicochemical, mechanical and biological properties of PCL/PEO (50/50 v/v) fibrillar scaffolds incorporated with 0.2% Ca(OH)2 for the regeneration of mineralized tissues. The scaffolds were obtained using the electrospinning technique. As for physicochemical properties, morphology and composition (SEM/EDS and FTIR), wettability (contact angle), enzymatic degradation and calcium release were evaluated. Three distinct mechanical properties were determined by the tensile test: maximum tensile strength, Young's modulus and elongation at break. As biological analyses, cell viability (alamarBlue), adhesion/spreading (F-actin) and mineralized matrix formation (Alizarin Red) assays were performed on human pulp cells. The data were subjected to specific statistical analyses, after checking the type of sampling distribution and homogeneity of variances. Statistical inferences were made considering a significance level of 5%. As a result, it was clear that the incorporation of PEO into the polymeric mixture resulted in fibers with more irregular diameters. EDS analysis confirmed the incorporation of Ca(OH)2 into the fibers. The 50:50 blend improved tensile strength (p=0.006) and elastic modulus (p=0.017). Ca(OH)2 did not impact wettability, degradation rates or mechanical properties (p>0.05), but there was more calcium release for the blend. The blend increased cell viability compared to PCL fibers, without the effect of Ca(OH)2 incorporation. Ca(OH)2 positively affected mineralized matrix formation, ~7.5× for pure PCL fibers and ~12.5× for the blend. Therefore, it was possible to conclude that PCL/PEO scaffolds incorporated with 0.2% Ca(OH)2 present physical, mechanical and biological properties compatible with the deposition of mineralized tissues and have potential as a new material for regenerative strategies.
Physicochemical, mechanical, and biological properties of calcium hydroxide-laden PCL/PEO fibrous membranes for mineralized tissues regeneration
Keywords: Regeneração tecidual guiada; Materiais inteligentes; Hidróxido de cálcio; Biomineralização; Tecidos suporte; Polímeros; Guided tissue regeneration; Smart materials; Calcium hydroxide; Biomineralization; Tissue scaffolds; Polymers