Carbon nanotubes-reinforced cell-derived matrix-silk fibroin hierarchical scaffolds for bone tissue engineering applications

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lemos, Rafael André Valente
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1822/80714
Resumo: Dissertação de mestrado em Biofísica e Bionanossistemas
id RCAP_6cda6c386d666ef1d70cc0b186eacf34
oai_identifier_str oai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/80714
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Carbon nanotubes-reinforced cell-derived matrix-silk fibroin hierarchical scaffolds for bone tissue engineering applicationsEngenharia de tecido ósseoScaffolds hierárquicosMatriz descelularizada derivada de célulasNanotubos de carbonoFibroína de sedaBone tissue engineeringHierarchical scaffoldsDecellularized cell derived matrixCarbon nanotubesSilk fibroinCiências Naturais::Outras Ciências NaturaisDissertação de mestrado em Biofísica e BionanossistemasAs lesões ósseas são o tipo lesões traumáticas mais comuns. O processo regenerativo do osso é um processo biológico complexo que é influenciado por vários fatores. Atualmente, os autoenxertos representam o padrão mais elevado da medicina regenerativa óssea, contudo apresentam várias desvantagens, tais como disponibilidade limitada do tecido dador ou necessidade de intervenção cirúrgica adicional para colheita do tecido dador. Assim, na área da engenharia de tecidos do osso têm-se procurado desenvolver novos sistemas artificiais que simultaneamente enderecem esta problemática e consigam mimetizar com maior precisão o tecido nativo. Neste trabalho, as excelentes propriedades regenerativas da fibroína de seda foram combinadas com nanotubos de carbono e uma matriz descelularizada derivada de células para a obtenção de novas matrizes porosas (scaffolds) e hierarquizadas para aplicação em abordagens da engenharia do tecido ósseo. Estes scaffolds foram fabricados recorrendo ao método de reticulação enzimática, modelagem através de congelamento e descelularização. A caracterização físico-química revelou que os poros do scaffold tinham cerca de 112 ± 22 µm e este apresentava uma porosidade total de 75 ± 3%. Para além disso, observou-se que os scaffolds possuem um E’ a rondar os 5 kPa, e que são bioativos, in vitro. Adicionalmente, os estudos ex vivo de avaliação do possível comportamento hemolítico revelaram que os scaffolds não possuem qualquer efeito hemolítico. Por sua vez, os estudos realizados in vitro envolvendo o uso de células estaminais obtidas da gordura humana (hASCs) mostraram que os scaffolds são capazes de suportar a proliferação celular. Para além disto, apesar do nível de atividade metabólica exibido pelas células nos scaffolds desenvolvidos ser semelhante aos scaffolds só de fibroína de seda, foi observada uma atividade da ALP superior. Por sua vez, a análise histológica mostrou que células foram capazes de migrar para o interior dos scaffolds e a produzir colagénio. A expressão de vários marcadores osteogénicos, tais como a ALP, OPN, Runx-2 e Col Iα, também foi observada confirmando assim o potencial osteogénico dos scaffolds desenvolvidos. Em suma, os scaffolds hierárquicos desenvolvidos neste trabalho mostraram um alto potencial para uso em abordagens da engenharia de tecido ósseo.Bone injuries are the most common traumatic injuries. The regenerative process of bone healing is a complex biological process that is influenced by several factors. The current gold standard in bone regenerative medicine are autografts which present several drawbacks, such as limited supply or donor-site morbidity. Thus, in the field of bone tissue engineering, the development of new scaffold systems that addresses the current limitations and more closely mimic the native tissue is being pursued. In this work, the excellent regenerative properties of silk fibroin were combined with carbon nanotubes and decellularized cell derived extracellular matrix to obtain new scaffolds for bone tissue engineering applications. These easy to produce scaffolds were fabricated using enzymatic cross-liking, freeze modeling and decellularization methods. The physicochemical characterization revealed that the developed scaffolds presented pores with ≈ 112 ± 22 µm in size and a total porosity of ≈ 75 ± 3%. Furthermore, scaffolds presented an E’ of ≈ 5 kPa and were bioactive in vitro. Additionally, ex vivo hemolytic assay evidenced that scaffolds expressed no hemolytic effect. Regarding biological evaluation, the cellular in vitro studies performed on adipose-derived stem cells (hASCs) showed that scaffolds supported cell proliferation. Besides, despite the hASCs seeded on developed scaffolds evidenced similar metabolic activity to standard silk fibroin scaffolds, they presented an increased ALP activity. Moreover, the histological stainings showed that cells were capable to migrate into the scaffolds and produce de novo collagen. The expression of several osteogenic markers such as ALP, OPN, Runx-2 and Col Iα was also verified, further supporting the osteogenic potential of the developed scaffolds. Overall, the hierarchical scaffolds produced in the present work show great promise for finding applications in bone tissue engineering.À ação Research and Inovation Staff Exchanges (RISE) (ação H2020 Marie Skłodowska-Curie) pelos fundos obtidos através do projeto BAMOS (H2020-MSCA-RISE-2016-734156) que ajudaram a realizar este projeto.Oliveira, Joaquim M.Coutinho, Paulo J. G.Universidade do MinhoLemos, Rafael André Valente2021-10-082021-10-08T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/80714eng202991296info: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:RCAAP2023-07-21T12:27:03Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/80714Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:21:36.688731Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Carbon nanotubes-reinforced cell-derived matrix-silk fibroin hierarchical scaffolds for bone tissue engineering applications
title Carbon nanotubes-reinforced cell-derived matrix-silk fibroin hierarchical scaffolds for bone tissue engineering applications
spellingShingle Carbon nanotubes-reinforced cell-derived matrix-silk fibroin hierarchical scaffolds for bone tissue engineering applications
Lemos, Rafael André Valente
Engenharia de tecido ósseo
Scaffolds hierárquicos
Matriz descelularizada derivada de células
Nanotubos de carbono
Fibroína de seda
Bone tissue engineering
Hierarchical scaffolds
Decellularized cell derived matrix
Carbon nanotubes
Silk fibroin
Ciências Naturais::Outras Ciências Naturais
title_short Carbon nanotubes-reinforced cell-derived matrix-silk fibroin hierarchical scaffolds for bone tissue engineering applications
title_full Carbon nanotubes-reinforced cell-derived matrix-silk fibroin hierarchical scaffolds for bone tissue engineering applications
title_fullStr Carbon nanotubes-reinforced cell-derived matrix-silk fibroin hierarchical scaffolds for bone tissue engineering applications
title_full_unstemmed Carbon nanotubes-reinforced cell-derived matrix-silk fibroin hierarchical scaffolds for bone tissue engineering applications
title_sort Carbon nanotubes-reinforced cell-derived matrix-silk fibroin hierarchical scaffolds for bone tissue engineering applications
author Lemos, Rafael André Valente
author_facet Lemos, Rafael André Valente
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Oliveira, Joaquim M.
Coutinho, Paulo J. G.
Universidade do Minho
dc.contributor.author.fl_str_mv Lemos, Rafael André Valente
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia de tecido ósseo
Scaffolds hierárquicos
Matriz descelularizada derivada de células
Nanotubos de carbono
Fibroína de seda
Bone tissue engineering
Hierarchical scaffolds
Decellularized cell derived matrix
Carbon nanotubes
Silk fibroin
Ciências Naturais::Outras Ciências Naturais
topic Engenharia de tecido ósseo
Scaffolds hierárquicos
Matriz descelularizada derivada de células
Nanotubos de carbono
Fibroína de seda
Bone tissue engineering
Hierarchical scaffolds
Decellularized cell derived matrix
Carbon nanotubes
Silk fibroin
Ciências Naturais::Outras Ciências Naturais
description Dissertação de mestrado em Biofísica e Bionanossistemas
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021-10-08
2021-10-08T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/1822/80714
url https://hdl.handle.net/1822/80714
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.relation.none.fl_str_mv 202991296
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799132683227365376

Registros relacionados