Characterization of hydroxyapatite and silk fibroin composite and assessment of its biocompatibility

A bioengenharia tecidual busca a aplicação de princípios e métodos da engenharia e das ciências da saúde para assistir e acelerar a regeneração e o reparo de tecidos defeituosos ou danificados, superando as limitações dos tratamentos convencionais vigentes. Assim, os biomateriais são utilizados em interface com sistemas biológicos para avaliar, tratar, aumentar ou substituir tecidos, órgãos ou funções no organismo e são cada vez mais utilizados para o tratamento de lesões. O benefício exercido por estes na regeneração tecidual in vivo está relacionado diretamente a diversas características como a biocompatibilidade, porosidade, e topografia de superfície complexa. Portanto, este trabalho teve por objetivo, caracterizar os compósitos de hidroxiapatita e fibroína de seda quanto a suas propriedades físico-químicas e biocompatibilidade in vitro e in vivo. Para isso, foram realizados testes in vitro onde os biomateriais foram colocados em contato com linhagens de fibroblastos de camundongo (NIH/3T3) e posteriormente avaliados com microscopia eletrônica de varredura, para avaliação de adesão celular, e a microscopia ótica para avaliação da citotoxidade por contato direto. A cristalinidade da hidroxiapatita e da fibroína de seda foram avaliados por difração de Raios – X. O teste in vivo compreendeu a implantação de três biomateriais na região dorsal de coelhos. Posteriormente, o material foi coletado e envolveu pele, tecido subcutâneo, compósito, se houver, e tecido muscular e foram encaminhados para o processamento e análise histológica. Os compósitos analisados apresentaram elevada cristalinidade, superfície complexa e porosa com grânulos de hidroxiapatita na superfície, in vitro, observou-se, a ausência de citotoxicidade, além da adesão e proliferação celular na superfície e em torno das placas de hidroxiapatita e fibroína de seda. Além de demonstrarem biocompatibilidade in vivo incitando respostas toleráveis do organismo. Os resultados indicam que o biomaterial é um candidato à aplicação como suporte para o crescimento celular na regeneração tecidual.Tissue bioengineering seeks the application of engineering and health sciences principles and methods in order to support and speed up the regeneration and repair of damaged or flawed tissue, overcoming the limitations of current conventional treatment practices. This way, biomaterials are used in interface with biological systems to assess, treat, expand or replace tissue, organs or specific functions of organs in organisms, and are being increasingly employed in the treatment of injuries. The benefit held by that practice in tissue regeneration in vivo is directly related to many characteristics, such as biocompatibility, porosity, and topography of complex surfaces.Thus, the goal of the present work is to characterize hydroxyapatite and silk fibroin composites regarding their physicochemical properties and biocompatibility in vivo and in vitro. In order to achieve that, tests in vitro were conducted where biomaterials were put in contact with fibroblast lines of rats (NIH/3T3), and then evaluated by scanning electron microscopy in order to assess cell adhesion, and by optical microscopy to assess the cytotoxicity via direct contact. The crystallinity of the hydroxyapatite and silk fibroin was assessed by X-Ray diffraction. The test in vivo consisted in the implementation of three types of biomaterials in the dorsal region of rabbits. Afterwards, the material was collected and it was composed by skin, subcutaneous tissue, composite, in case it exists, and muscular tissue, and then submitted to processing and histological analysis. The analyzed composites presented increased crystallinity, complex and porous surfaces with hydroxyapatite granules on its surface. In vitro, it was possible to observe the absence of cytotoxicity, and also cellular adhesion and proliferation on the surface and around the hydroxyapatite and silk fibroin plaques. It also demonstrated biocompatibility in vivo, driving the organism to tolerable responses. The results point out that the biomaterial is a viable candidate to the application as a support for cellular growth in tissue regeneration.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio