Designing biomimetic polymer scaffolds for bone mineralization investigation (2024)
- Authors:
- Autor USP: NOGUEIRA, LUCAS FABRÍCIO BAHIA - FFCLRP
- Unidade: FFCLRP
- Sigla do Departamento: 593
- DOI: 10.11606/T.59.2024.tde-14082024-082152
- Subjects: BIOPOLÍMEROS; OSSO E OSSOS; MATRIZ EXTRACELULAR; COLÁGENO
- Keywords: Biopolímeros; Biopolymers; Bone; Calcificação patológica; Matrix vesicles; Mineralização; Mineralization; Osso; Pathological calcification; Scaffolds; Vesículas da matriz
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Osso, como um tecido duro e dinâmico, passa por remodelação contínua para manter a resistência e a integridade esquelética. É um tecido composto por células competentes de mineralização que estão aderidas a uma matriz extracelular (MEC), composta majoritariamente por colágeno (Col), além de outras macromoléculas não-colagenosas (MNC). Apesar do desenvolvimento de diversas estratégias in vitro para imitar a complexidade da MEC nativa, que varia de nano à microescala, o controle sobre o processo de mineralização orquestrado por células in vivo ainda é um desafio a ser esclarecido. A fisiologia da formação óssea compartilha semelhanças com a mineralização ectópica, que consiste na calcificação de tecidos moles. Esse fenômeno surge devido à transdiferenciação das células residentes nos tecidos conectivos em osteoblastos, células responsáveis pela produção da MEC óssea mineralizada. Devido à complexidade da mineralização fisio e patológica, modelos biomiméticos in vitro têm sido explorados para investigação detalhada desses processos. Além disso, materiais biomiméticos capazes de replicar a complexidade da ECM em tecidos conjuntivos, tanto em condições fisiológicas quanto patológicas, têm potencial como a próxima geração de biomateriais. Esses materiais podem servir como enxertos de tecido artificiais, e também podem ser considerados como uma plataforma para a reproduzir in vitro patologias, facilitando testes de drogas e o desenvolvimento de novas terapias e tratamentos. Nessa perspectiva, esta tese propôs o desenvolvimento de um modelo de cultura 3D de células in vitro inspirado na composição orgânica da ECM encontrada em tecidos conjuntivos, como o osso e os vasos sanguíneos, para avaliar como essa matriz orgânica influencia, tanto as condições fisiológicas quanto as patológicas, a interação e a atividade dascélulas, principalmente na aquisição de um fenótipo calcificante. Entre todas as MNC, o papel dos glicosaminoglicanos (GAGs) na composição da MEC foi investigado a partir do uso da κ-carragena (κ-carr), como uma alternativa adequada para imitar seu papel em fornecer estimulos bioquímicos para as células adquirirem um fenótipo mineralizante. Além de suas semelhanças químicas e estruturais com as GAGs, esse polissacarídeo tem a vantagem de ser extraído de fontes renováveis e possuir excelentes propriedades de gelificantes. A ausência de citotoxicidade da κ-carr foi avaliada a partir da produção de nanopartículas poliméricas que mostraram eficiência na capacidade de transportar e liberar curcumina em culturas de osteoblastos. A incorporação de κ-Carr em matrizes 3D à base de colágeno estimulou tanto a maturação quanto a transdiferenciação das células para adquirir um fenótipo mineralizante. A versatilidade dessas MECs biomiméticas foi explorada em sua interação com vesículas da matriz (VMs), que são secretadas por células que expressam o fenótipo mineralizante, e desempenham um papel crucial na deposição da fase mineral na matriz orgânica. Assim, o desenvolvimento desses modelos biomiméticos tem o potencial de aplicação na investigação de alvos terapêuticos, auxiliando na prevenção de doenças. Isso inclui o isolamento de células de pacientes em ambientes clínicos e seu cultivo em matrizes 3D orgânicas, permitindo a personalização de tratamentos e reduzindo a dependência de testes em animais
- Imprenta:
- Publisher place: Ribeirão Preto
- Date published: 2024
- Data da defesa: 11.06.2024
- Status:
- Artigo publicado em periódico de acesso aberto (Gold Open Access)
- Versão do Documento:
- Versão publicada (Published version)
- Acessar versão aberta:
-
ABNT
NOGUEIRA, Lucas Fabricio Bahia. Designing biomimetic polymer scaffolds for bone mineralization investigation. 2024. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2024. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-14082024-082152/. Acesso em: 01 abr. 2026. -
APA
Nogueira, L. F. B. (2024). Designing biomimetic polymer scaffolds for bone mineralization investigation (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-14082024-082152/ -
NLM
Nogueira LFB. Designing biomimetic polymer scaffolds for bone mineralization investigation [Internet]. 2024 ;[citado 2026 abr. 01 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-14082024-082152/ -
Vancouver
Nogueira LFB. Designing biomimetic polymer scaffolds for bone mineralization investigation [Internet]. 2024 ;[citado 2026 abr. 01 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-14082024-082152/ - Síntese e caracterização de membranas biopoliméricas híbridas contendo apatitas e nanopartículas de prata
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