Desenvolvimento de hidrogeis de ácido hialurónico, dextrino e matrix extracelular

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Engenharia Clínica)Every day thousands of surgical procedures are performed to replace or repair tissue that has been damaged through disease or trauma. The developing field of Tissue Engineering (TE) aims to regenerate damaged tissues by combining cells from the body with highly porous scaffold biomaterials, which act as templates for tissue regeneration, to guide the growth of new tissue. Cells, scaffolds and growth-stimulating signals are generally referred to as the TE triad, the key components of engineered tissues. Scaffolds, typically made of polymeric biomaterials, provide the structural support for cell attachment and subsequent tissue development. However, researchers often encounter an enormous variety of choices when selecting scaffolds for Tissue Engineering. The aim of this project is to develop a new hydrogel made of Dextrin (Dex), Hyaluronic acid (HA) and Extracellular matrix (ECM) from Small Intestine Submucosa (SIS), using different types of HA, mixed different proportions. In this study, HA and Dex were oxidized by sodium periodate to create aldehyde functional groups, which could be cross-linked by Adipic Acid Dihidrazide (ADH). Their characterization was performed based on gelation period and degradation rate. In addition, cell viability tests were performed through a Resazurin assay, a MTS assay and Live and Dead (LD) using osteoblastic cell line MC3T3 calvaria from mouse. Results showed a low gelation time for all the hydrogels and low degradation rates for mixed hydrogels with high contents of high molecular weight (MW) HA. The degradation tests demonstrated that the selected hydrogel could maintain the gel matrix over 70 days. Interactions between the hydrogel, MC3T3 cells, and the extracellular matrix (ECM) were also evaluated, as were the effects of the hydrogels on MC3T3 cell growth. The hydrogels possess several clinical advantages, including sterilizability and rapid gelation time for injection. Cultured MC3T3 cells did not adhere to hydrogels, but survived and maintained their round morphology, evidencing that the hydrogel is biocompatible, but does not promote cell growth.Diariamente, milhares de procedimentos cirúrgicos são realizados para substituir ou reparar tecido danificado resultante de um trauma ou doença. O campo em desenvolvimento de Engenharia de Tecidos (ET) ambiciona regenerar tecidos danificados através da combinação de células provenientes do corpo humano com matrizes altamente porosas provenientes de biomateriais, que irão atuar como modelos na regeneração dos tecidos, orientando o crescimento do tecido novo. As células, a matriz extracelular e os sinais de estimulação de crescimento são constantemente referenciados como a tríade da ET, considerando-se os principais componentes desta. As matrizes, normalmente construídas a partir de biomateriais poliméricos, permitem um suporte estrutural para a fixação das células e consequente desenvolvimento dos tecidos. No entanto, os investigadores frequentemente encontram uma enorme e variada oferta de opções quando selecionam matrizes na ET. O objetivo deste projeto é desenvolver um novo hidrogel usando diferentes proporções de Dextrino, diferentes tipos de ácido hialurónico (AH) e Matriz Extracelular (MEC) proveniente da submucosa do intestino delgado. No presente estudo, AH e Dextrino foram oxidados com periodato de sódio para criar grupos funcionais de aldeído, o que pode ser reticulado por ácido adípico dihidrazida. A sua caracterização foi realizada com base no tempo de gelificação e taxa de degradação. Para além disso, os testes de viabilidade foram executados através de um ensaio de Resazurin, um ensaio de MTS e um ensaio de Live and Dead utilizando uma linha celular osteoblástica MC3T3 derivada de rato. Os resultados evidenciaram um tempo de gelificação reduzido para todos os hidrogéis e taxas de degradação baixas para hidrogéis misturados com elevados teores de AH de elevado peso molecular. Os testes de degradação comprovaram que o hidrogel escolhido poderia-se manter ao longo de 70 dias. As interações entre o hidrogel, as células MC3T3 e a MEC também foram avaliadas, tal como os efeitos dos hidrogéis no crescimento das células. As células em cultura não aderiram aos hidrogéis, mas sobreviveram e mantiveram a sua morfologia redonda, demonstrando que o hidrogel é biocompatível, mas não propicia o crescimento celular