Preparation, characterization and biological evaluation of 3D scaffolds of alginate, fibroin and hydroxyapatite for bone tissue regeneration

Recent researches in bioengineering allow the production of three-dimensional biodegradable scaffolds to act as temporary support in bone tissue regeneration. In this perspective, the in vitro behavior of porous 3D scaffolds based on sodium alginate (SA), silk fibroin (SF) and hydroxyapatite (HA) at different proportions was evaluated as follows: group I: SA (100 wt.%), group II: SA/SF/HA (25:25:50 wt.%), group III: SA/SF/HA (50:25:25 wt.%), group IV: SA/SF/HA (35:35:30 wt.%), face to MC3T3-E1 and MG-63 cells, for a possible application in bone tissue engineering. Physical-chemical analyzes were performed using Fourier transform infrared spectroscopy and X ray diffraction, in order to demonstrate the physical interaction of the materials in the composite. In addition, the thermal degradation behavior of the scaffolds was assessed by thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry which provided an understanding of possible thermal events. Morphological changes and microstructure analyzes were observed in a bioactivity assay and by computerized microtomography, respectively. Finally, we conclude that regardless of composition, all the scaffolds produced have a topography and microstructure composition capable of promoting osteogenic adhesion, proliferation and differentiation, more effectively, as verified by biological assays. However, the frameworks were considered biocompatible and therefore feasible for use as supports in the regeneration of bone tissue.Pesquisas recentes na bioengenharia permitem a produção de arcabouços tridimensionais biodegradáveis, para atuarem como suporte temporário na regeneração tecidual óssea. Nessa perspectiva, foi produzido, caracterizado e avaliado o comportamento in vitro de arcabouços 3D porosos, à base de alginato de sódio (AS), fibroína da seda (FS) e hidroxiapatita (HA), em diferentes proporções: grupo I: AS (100 % da composição), grupo II: AS/FS/HA (25:25:50 % da composição), grupo III: AS/FS/HA ( 50:25:25 % da composição), grupo IV: AS/FS/HA (35:35:30 % composição), com o propósito de avaliar a influência da composição frente às células das linhagens MC3T3-E1 e MG-63. Análises físico-químicas foram realizadas através de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier e difração de raios X, a fim de investigar a interação física dos materiais no compósito. Além disso, o comportamento de degradação térmica dos arcabouços foi estudado, por análise termogravimétrica e calorimetria exploratória diferencial, que forneceu compreensão dos possíveis eventos térmicos ocorridos. Alterações morfológicas e análises de microestrutura foram observadas em ensaio de bioatividade e por microtomografia computadorizada respectivamente. Por fim, concluímos, que independente da composição, todos os arcabouços produzidos possuem uma composição topográfica e de microestrutura capazes de promover adesão, proliferação e diferenciação osteogênica, de forma mais eficaz, como verificado por ensaios biológicos. Entretanto os arcabouços foram considerados biocompatíveis sendo, portanto, viáveis para utilização como suportes na regeneração do tecido ósseo.São Cristóvão, S