Development of injectable biomimetic formulations made of natural polymers loaded with folic acid derivatives for musculoskeletal tissue engineering

• Autor(a) principal: Silva, Manuel Luís Medeiros Marques da
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.14/31710
• topic: Ácido hialurónico; Doenças musculoesqueléticas; Estrôncio; Zinco; Ácido fólico; Hyaluronic acid; Musculoskeletal conditions; Strontium; Zinc; Folic acid; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Médica

As doenças musculoesqueléticas incluem mais de 150 condições relacionadas como sistema locomotor, sendo as mais comuns são a osteoartrite e a artitre reumatóide. Como atualmente afetam mais de 100 milhões de Europeus e nem todos os tratamentos são eficazes, existe a necessidade de procurar abordagens terapêuticas alternativas. Tendo isto em conta, é importante referir a engenharia de tecidos que estuda a implementação de scaffolds que possuam uma combinação equilibrada de células e moléculas bioativas para alcançar soluções funcionais que promovam a regeneração de novos órgãos e tecidos. O sucesso das terapias de transplante de células através de injeção é limitado pela capacidade das formulações em permitirem a infiltração de uma suspensão celular de elevada densidade por uma matriz extracelular biomimética formada in situ e a capacidade de adicionar moléculas bioativas que possam induzir a regeneração dos tecidos. Normalmente, os fatores de crescimento e diferenciação incorporados nestas formulações degradam-se rapidamente, perdendo a sua atividade. Em alternativa, iões metálicos como o estrôncio são capazes de inibir a atividade dos osteoclastos, promovendo a atividade dos osteoblastos. Devido a estas propriedades, estes iões apresentam potencial para o tratamento de patologias do osso pela via de transplante de células através de injeção. O ácido fólico é uma vitamina hidrossolúvel e tem um papel fundamental em inúmeros processos que garantem uma função saudável no corpo humano. Tendo em conta as características do ácido fólico, o folato de estrôncio representa uma boa alternativa para os fármacos que usam este composto uma vez que não existe preocupação quanto aos efeitos secundários do ácido fólico. Este trabalho teve como objetivo a síntese e caracterização de derivados de vitamina B com catiões divalentes bioativos para obter folato de estrôncio (SrFO), folato de zinco (ZnFO), folato de manganésio (MnFO) e folato de magnésio (MgFO). A síntese e caracterização de dextrano (Dex) e ácido hialurónico (HA) parcialmente oxidados para a sua avaliação como agentes de reticulação biomiméticos de formulações injetáveis à base de gelatina. E ainda o desenvolvimento e otimização de formulações de hidrogéis injetáveis baseados em agentes de reticulação biomiméticos e derivados de folato bioativos. Os folatos metálicos (MFO) foram preparados por reação entre o ácido fólico e o respectivo cloreto de metal. A composição e estrutura química foram investigadas por espectroscopia de raios-X por dispersão em energia (EDS), espectrometria de emissão por plasma (ICP), termogravimetria (TGA), espectroscopia de infravermelho (FTIR) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). Os valores de metade da concentração inibitória máxima (IC50) dos MFO e a sua ação biológica em células mesenquimais humanas (hMSC) foram avaliadas por determinação da coloração específica para depósitos de cálcio e glicosaminoglicanos (GACs). Formulações injectáveis contendo SrFO/ZnFO foram preparadas em soluções de tampão fosfato (PBS) a partir de gelatina e de HA ou Dex parcialmente oxidados. O tempo de gelificação a 37 ºC foi determinado por reologia no momento de cruzamente entre o módulo elástico (G′) e de perda (G″). Este trabalho constitui mais um passo na preparação de formulações biomiméticas baseadas em polímeros naturais incorporados com derivados de ácido fólico para aplicações musculoesqueléticas. Estas formulações mostram evidências de possuir propriedades químicas e biológicas desejadas, apresentado características apropriadas para uma aplicação não invasiva, com a vantagem de evitar o uso de fatores de crescimento, que normalmente limitam a sua aplicação em termos clínicos como consequência de problemas indesejados associados à estabilidade e à biodisponibilidade de moléculas de sinalização celular baseadas em proteínas.