Eletrofiação de nanofibras poliméricas para uso em engenharia tecidual

Abstract

Este trabalho tem por objetivo a obtenção de nanofibras de blendas de policaprolactona (PCL), gelatina (GE), com a adição de hidroxiapatita (HA), através do processo de eletrofiação, a fim de mimetizar a matriz celular nativa (ECM). As nanofibras foram produzidas com o intuito de apresentar boas propriedades térmicas, mecânicas e de superfície, adequadas à utilização na área de engenharia de tecidos ósseos (ETO). Para obtenção de nanofibras com morfologia diferenciada, utilizou-se um coletor estacionário e um tambor rotatório, obtendo materiais com fibras alinhadas ou distribuídas aleatoriamente. Devido as características hidrofílicas das nanofibras de gelatina, foi efetuada a reticulação química nas nanofibras com este polímero após eletrofiação, utilizando o agente de reticulação hidrocloreto de 1-etil-3-(3-dimetilaminopropil) carbodiimida (EDC). A reticulação mostrou-se efetiva, impedindo a dissolução das nanofibras em ambiente aquoso, comprovado pelo teste de intumescimento e solubilidade. As matrizes, de maneira geral, apresentaram dimensões em escala nanométrica, com presença de gotas em sua morfologia, dependendo da composição polimérica. O alinhamento das nanofibras ocasionou uma melhora nas propriedades mecânicas em relação as fibras com orientação aleatória, tornando o material mais rígido e resistente a tração. A eletrofiação de blendas permitiu a obtenção de fibras mais hidrofílicas. As propriedades térmicas demonstraram que as nanofibras produzidas são estáveis para utilização na temperatura de utilização médica. Os testes biológicos demonstram que as nanofibras com estruturas alinhadas e aleatórias obtidas permitiram a proliferação celular e a diferenciação osteogênica, apresentando potencial de serem utilizadas na engenharia de tecidos ósseos.

This work aims to obtain nanofibers by electrospinning technique with blends of polycaprolactone (PCL), gelatin (GE), and with the addition of hydroxyapatite (HA), in order to mimic a native cell matrix (ECM). Nanofibers were fabricated with the purpose of presenting good thermal, mechanical and surface properties, to be used in the area of bone tissue engineering (ETO). To obtain nanofibers with differentiated morphology, we used a stationary collector and a rotatory drum collector, obtaining materials with aligned or randomly fibers distributed. Due to the hydrophilic characteristics of the gelatin nanofibers, chemical crosslinking was performed in electrospun fibers containing this polymer with 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC). The crosslinking was effective, preventing the dissolution of the nanofibers in an aqueous environment, been proved by the swelling test and solubility. The scaffolds, in general, presented dimensions in nanometric, with presence of beads in their morphology, depending on the polymer composition. The alignment of the nanofibers caused an improvement in the mechanical properties compared with fibers in random orientation, making the material more rigid and resistant to traction. Electrospun blends allowed the production of more hydrophilic fibers. Thermal properties have demonstrated that the nanofibers produced are stable for use at the temperature of medical use. Biological assays demonstrate that both random and aligned nanofibers structures, allowed the cell proliferation and osteogenic differentiation, presenting potential to be used in tissue engineering.