Obtenção de patches cardíacos por bioimpressão 3D, contendo nanotubos de carbono, matriz de coração descelularizada e células-tronco mesenquimais

Abstract

As doenças cardiovasculares figuram como a principal causa de morte atualmente no mundo. O infarto agudo do miocárdio induz a morte de cardiomiócitos e alterações na matriz extracelular que cronicamente levam a degeneração funcional do órgão. A medicina regenerativa, utilizando a engenharia de tecidos, vem desenvolvendo tratamentos que promovam a recuperação funcional do coração. O presente estudo objetivou desenvolver um hidrogel baseado em alginato de sódio e gelatina funcionalizado com nanotubos de carbono e matriz extracelular descelularizada, a fim de promover a condutividade elétrica e a presença de biomoléculas nativas do tecido cardíaco no material. Em seguida, com a técnica de bioimpressão 3D, foi produzido um implante com células-tronco mesenquimais dispersas no hidrogel. A dispersão de nanotubos de carbono em alginato de sódio e gelatina foi realizada gerando agregados. Os protocolos de descelularização de corações de rato testados nesse trabalho reduziram os núcleos presentes nas amostras. O material apresentou aspecto preto opaco característico dos nanotubos concentrado na região central bioimpressa. O construto 3D bioimpresso formado pelo hidrogel de 5% alginato, 5% gelatina com 1% de matriz extracelular cardíaca descelularizada e 1,5 mg/ml de nanotubos de carbono manteve sua forma do mesmo modo do gel controle de alginato de sódio e gelatina por duas semanas em uma incubadora a 37ºC 5% de CO2.

Cardiovascular diseases are the number one cause of death worldwide. Acute myocardial infarction (AMI) induces the death of cardiomyocytes and alterations in the extracellular matrix chronically, leading to heart functional degeneration. Regenerative medicine and tissue engineering have been developing treatments to promote functional recovering after AMI. The aims of this study was to develop a hydrogel based on sodium alginate and gelatin functionalized with carbon nanotubes and decellularized extracellular matrix, in order to provide the material with electrical conductivity and biomolecules native to the cardiac tissue. Using the 3D bioprinting technique, an implant with mesenchymal stem cells dispersed in the hydrogel was then produced. The dispersion of carbon nanotubes in sodium alginate and gelatin was established. Rat heart decellularization protocols tested in this work did not produce adequate removal of nuclei and DNA from the samples.