Biological profile of nanohydroxyapatite particles on isolated and co-cultured osteoblastic and endothelial cells
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2013 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | eng |
Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10348/2842 |
Resumo: | A nano-hidroxiapatite (nanoHA) tem inúmeras aplicações em estratégias de reparação e regeneração do tecido ósseo. A maioria dos trabalhos publicados, a propósito do perfil biológico da nanoHA, baseia-se em filmes, compósitos, estruturas densas ou porosas, ou cimentos compostos por nanopartículas de HA. No entanto, existe um défice evidente em relação à avaliação biológica de nanopartículas isoladas de HA. Considerando a estreita associação entre os processos de angiogénese e osteogénese nos eventos de formação óssea, este estudo pretende abordar o perfil biológico das nanopartículas de HA em monoculturas e co-culturas de células osteoblásticas e endoteliais. No presente estudo, as nanopartículas de HA, sintetizadas por método hidrotermal, foram caracterizadas por XRD, análise FTIR e TEM. Os estudos biológicos in vitro foram realizados utilizando culturas isoladas e co-culturas de células osteoblásticas humanas MG-63 (103 cell cm-2) e células endoteliais microvasculares dérmicas humanas (HDMEC, 2x104 cell cm-2), em meio de cultura endotelial. As culturas foram mantidas por 14 dias na ausência (controlo) e na presença de nanopartículas em diferentes concentrações. As nanopartículas de HA (1-100 μg ml-1) foram adicionadas às células em cultura em dois momentos diferentes: ao dia 1 e ao dia 7. Para as partículas adicionadas ao dia 1: as culturas foram caracterizadas nos dias 2, 7 e 14; para as partículas adicionadas ao dia 7: as culturas foram avaliadas aos dias 8(7) e 14(7), para os padrões de viabilidade/proliferação celular (MTT) e de crescimento celular (CLSM), assim como para a internalização das partículas e a sua cinética dentro dos compartimentos celulares (TEM). Os resultados obtidos demonstraram que as monoculturas de células MG-63 e HDMEC, na ausência de nanopartículas, apresentaram alta viabilidade celular e o esperado padrão de crescimento celular. Para além disso, as co-culturas controlo apresentaram alta viabilidade celular e a formação de aglomerados de células osteoblásticas rodeadas por células endoteliais. A presença de nanopartículas de HA promoveu um aumento dose-dependente na viabilidade/proliferação celular dos osteoblastos, no entanto resultados opostos foram encontrados nas culturas de HDMEC. Já nas co-culturas o padrão de viabilidade/proliferação celular apresentou um vi ligeiro aumento. As partículas eram facilmente internalizadas por ambos os tipos celulares, contudo as células endoteliais apresentaram uma maior percentagem de vesículas intracelulares carregadas com nanopartículas. As co-culturas de células osteoblásticas e endoteliais apresentaram menor internalização de partículas, em comparação com as respectivas monoculturas. Os efeitos descritos, causados pela presença de nanopartículas de HA, foram mais significativos quando estas eram adicionadas no início da cultura. Os resultados obtidos sugerem que as nanopartículas de HA têm capacidade de modular o comportamento das células osteoblásticas e endoteliais, afectando também a interacção entre estes dois tipos celulares, apresentando-se como um biomaterial promissor para novas estratégias utilizadas pela engenharia de tecido ósseo. |
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Os estudos biológicos in vitro foram realizados utilizando culturas isoladas e co-culturas de células osteoblásticas humanas MG-63 (103 cell cm-2) e células endoteliais microvasculares dérmicas humanas (HDMEC, 2x104 cell cm-2), em meio de cultura endotelial. As culturas foram mantidas por 14 dias na ausência (controlo) e na presença de nanopartículas em diferentes concentrações. As nanopartículas de HA (1-100 μg ml-1) foram adicionadas às células em cultura em dois momentos diferentes: ao dia 1 e ao dia 7. Para as partículas adicionadas ao dia 1: as culturas foram caracterizadas nos dias 2, 7 e 14; para as partículas adicionadas ao dia 7: as culturas foram avaliadas aos dias 8(7) e 14(7), para os padrões de viabilidade/proliferação celular (MTT) e de crescimento celular (CLSM), assim como para a internalização das partículas e a sua cinética dentro dos compartimentos celulares (TEM). Os resultados obtidos demonstraram que as monoculturas de células MG-63 e HDMEC, na ausência de nanopartículas, apresentaram alta viabilidade celular e o esperado padrão de crescimento celular. Para além disso, as co-culturas controlo apresentaram alta viabilidade celular e a formação de aglomerados de células osteoblásticas rodeadas por células endoteliais. A presença de nanopartículas de HA promoveu um aumento dose-dependente na viabilidade/proliferação celular dos osteoblastos, no entanto resultados opostos foram encontrados nas culturas de HDMEC. Já nas co-culturas o padrão de viabilidade/proliferação celular apresentou um vi ligeiro aumento. As partículas eram facilmente internalizadas por ambos os tipos celulares, contudo as células endoteliais apresentaram uma maior percentagem de vesículas intracelulares carregadas com nanopartículas. As co-culturas de células osteoblásticas e endoteliais apresentaram menor internalização de partículas, em comparação com as respectivas monoculturas. Os efeitos descritos, causados pela presença de nanopartículas de HA, foram mais significativos quando estas eram adicionadas no início da cultura. Os resultados obtidos sugerem que as nanopartículas de HA têm capacidade de modular o comportamento das células osteoblásticas e endoteliais, afectando também a interacção entre estes dois tipos celulares, apresentando-se como um biomaterial promissor para novas estratégias utilizadas pela engenharia de tecido ósseo.Nano-hydroxyapatite (nanoHA) has a variety of proposed applications in bone repair/regeneration strategies. Most of the published work regarding the biological profile of nanoHA relies on films, composite scaffolds, dense or porous bulks or cements manufactured with HA nanoparticles. A clear deficit exists on studies addressing the biological assessment of individual nanosized HA particles. Considering the close association of angiogenesis and osteogenesis in bone formation events, this study aims to address the biological profile of nanoHA particles on isolated and co-cultured osteoblast and endothelial cells. In the present study, nanoHA particles, sinthesized by a hydrothermal method, were characterized by X-ray diffraction analysis (XRD), Fourier transmission infrared spectroscopy (FTIR) and tansmission eletron microscopy (TEM). In vitro biological studies were performed using MG-63 osteoblast-like cells (103 cell cm-2) and human dermal microvascular endothelial cells (HDMEC, 2x104 cell cm-2) cultured isolated or co-cultured in endothelium medium. Cultures were maintained for 14 days in the absence (control) and in the presence of different concentrations of nanoparticles. NanoHA particles (1-100 μg ml-1) were added to the seeded cells at two different moments: day 1 and at day 7. Nanoparticles added at day 1: cultures were characterized at days 2, 7 and 14; nanoparticles added at day 7: cultures were evaluated at days 8(7) and 14(7), for cell viability/proliferation (MTT assay), pattern of cell growth (confocal layser scanning microscopy; CLSM), particle internalization and kinetics within cell compartiments (TEM). Results showed that monocultures of MG-63 cells and HDMEC, maintained in the absence of nanoparticles, presented high viability and the expected pattern of cell growth. Also, control co-cultures exhibited high viability and the formation of clusters of osteoblastic cells surrounded by endothelial cells. The presence of nanoHA caused a dose-dependent increase in the viability/proliferation of osteoblast cells, but opposite results were found in HDMEC. Co-cultures showed a slight increase in the cell viability/proliferation. Particles were readily internalized by both MG-63 cells and HDMEC, but endothelial cells presented the higher percentage of intracellular vesicles loaded with nanoparticles. Co-cultured osteoblastic and endothelial cells exhibited less iv internalization of nanoparticles, compared to the respective monocultures. The described effects, caused by the presence of nanoHA particles, were more significant when those were added at the beginning of the culture. Results suggest that nanoHA particles modulate the behaviour of osteoblastic and endothelial cells and also affects the interaction between these two cell types, representing a promissing biomaterial for new strategies in bone tissue engineering.2013-12-17T15:49:00Z2013-12-17T00:00:00Z2013-12-17info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10348/2842engOliveira, Raquel Marinho Rodriguesinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2024-02-02T12:44:54Zoai:repositorio.utad.pt:10348/2842Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T02:03:52.932896Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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