Desenvolvimento e caracterização de biomateriais contendo galactomanana associada a polímeros hidrofílicos para uso em engenharia tecidual

Abstract

Neste trabalho, foram desenvolvidos e caracterizados biomateriais compostos de galactomananas associadas a gelatina e poli (ácido acrílico) (PAA), e seu potencial como scaffold foi testado para cultura de células-tronco mesenquimais de rato (rMSC). Filmes de gelatina e galactomanana (GG) foram obtidos por casting e reticulados através do acoplamento de cloridrato de 1-(3-dimetil aminopropil)-3-etil-carbodiimida. A interação entre as duas macromoléculas originou filmes resistentes à dissolução em meio aquoso, com propriedade físico-mecânica elástica. Os filmes GG não foram citotóxicos às rMSC e as mesmas foram capazes de se diferenciar e aderir aos biomateriais. Filmes e hidrogéis de galactomanana e PAA (GAL/PAA) foram obtidos por casting e por associação de soluções pré-formadas, respectivamente, e foram reticulados com ácido 1,2,3,4-butano tetracarboxílico. A interação entre as duas macromoléculas originou um complexo interpolimérico insolúvel em meio aquoso que apresentou comportamento de intumescimento sensível ao pH do meio. Os biomateriais GAL/PAA apresentaram-se homogêneos e com propriedades mecânicas diferenciadas daquelas apresentadas pelos polímeros individuais. Além disso, houve relação entre a citotoxicidade e proliferação celular associadas a presença de grupos ácidos carboxílicos e à morfologia. Em conclusão, os biomateriais de galactomananas associadas a gelatina e poli (ácido acrílico) mostraram-se potenciais scaffolds para cultura de rMSC.

The main objective of this study was to create and characterize galactomannan (GAL)-based biomaterials in association with gelatin and polyacrylic acid (PAA) and to assess their potential use as scaffolds for rat mesenchymal stem cells (rMSC) culture. Films of gelatin and GAL were obtained by solvent casting and crosslinked by coupling of 1-(3-dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide chloride. The films proved to be resistant to water dissolution and presented mechanical strength and elasticity. Moreover, the GAL films were not cytotoxic to rMSC, and the cells were able to adhere and differentiate themselves on the biomaterials’ surface. Films and hydrogels of GAL/PAA crosslinked with 1,2,3,4-butanecarboxylic acid were obtained by solvent casting and mixture of preformed solutions, respectively. The interaction between GAL and PAA resulted in an insoluble system with pH-dependent swelling behavior. The GAL/PAA biomaterials were homogeneous and presented different mechanical properties compared to their individual polymers. Furthermore, their cytotoxicity and cell proliferation were linked to the amount of carboxylic acids in the samples as well as their morphology. In conclusion, GAL-based biomaterials (combined with gelatin and PAA) proved to constitute potential scaffolds for rMSC culture.