Produção de cartilagem articular porcina e cultura de condrócitos humanos

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014Cartilagem articular danificada ou doente frequentemente leva à degeneração progressiva que resulta em uma diminuição acentuada na qualidade de vida. Engenharia de tecidos, um campo em expansão dentro das modernas ciências biomédicas, promete a criação de substitutos viáveis para falência total ou parcial de órgãos ou tecidos. Atuais abordagens da engenharia de tecidos baseiam-se, essencialmente, na restauração da estrutura de tecidos patologicamente alterados com base no transplante de células em combinação com matrizes de suporte e biomoléculas. A capacidade de manipular a estrutura do tecido e reconstituir a função in vitro tem tremendas implicações clínicas e é provável que tenha um papel chave em terapias celulares e genéticas nos próximos anos. O presente estudo é focado na geração de implantes condrais para a reparação de cartilagem articular, que consistem em substitutos da cartilagem in vivo pela cartilagem produzida in vitro. Culturas de condrócitos humanos foram realizadas com o intuito de avaliar a eficácia dos soros fetais bovinos, bem como dos fatores de crescimento. A combinação mais eficaz para a cultura tridimensional de condrócitos humanos foi atingida pela suplementação com soro FBS Superior e pelo enriquecimento com IGF-1. Rediferenciação de células porcinas foi realizada, expandidas em gel de alginato, seguida de formação de cartilagem tridimensional em culturas de alta densidade celular. Neste trabalho, diferentes fatores de crescimento para a estimulação da re-diferenciação e formação de cartilagem foram utilizados para melhorar a qualidade dos implantes condrais. Foi demonstrado que a suplementação do meio com fatores de crescimento tem efeitos significativos sobre as propriedades da matriz. Nas amostras porcinas cultivadas com a adição dos fatores de crescimento IGF-1 e TGF-ß1 durante a cultura de alginato, os cortes histológicos mostraram a formação de tecido homogêneo e coloração intensa de colágeno tipo II.Abstract: Damaged or diseased articular cartilage often leads to progressive debilitation which results in a marked decrease in quality of life. Tissue Engineering, a growing field within the modern biomedical sciences, promises the creation of viable substitutes for total or partial failure of organs or tissues. This represents the fusion of a fast developing of cellular and molecular biology, supported, on the one hand, by the chemical materials, and the other by the biomechanical engineering. Current approaches to tissue engineering are based mainly in the restoration of pathologically altered tissue structure based on cell transplantation in combination with support matrices and biomolecules. The ability to manipulate the tissue structure and reconstitute the function in vitro has tremendous clinical implications and is likely to have a key role in gene and cell therapies in the coming years. The present study focuses on the generation of chondral implants for articular cartilage repair, which consist of cartilage substitutes in vivo, by the in vitro cartilage produced. Cultured human chondrocytes were performed in order to evaluate the effectiveness of fetal bovine serum and growth factors. The most effective combination for the three-dimensional culture of human chondrocytes was achieved by supplementation with whey Superior FBS and the enrichment with IGF-1. Re-differentiation of porcine cells was performed, expanded in alginate gel, then the formation of three-dimensional cartilage cultures at high cell density. In this work, different growth factors for the stimulation the re-differentiation and cartilage formation were used to improve the quality of chondral implants. Was shown that supplementation of the medium with growth factors has significant effects on the properties of the matrix. In the samples cultured with the addition of growth factors IGF-1 and TGF-ß1 during the culture alginate, histological sections showed the formation of homogeneous tissue and intense staining of type II collagen