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Desenvolvimento de protocolo para o cultivo de células-tronco em biorreatores de perfusão para a engenharia de tecidos

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Desenvolvimento de protocolo para o cultivo de células-tronco em biorreatores de perfusão para a engenharia de tecidos

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Título Desenvolvimento de protocolo para o cultivo de células-tronco em biorreatores de perfusão para a engenharia de tecidos
Autor Chiot, Bruna Favassa
Orientador Cardozo, Nilo Sérgio Medeiros
Tessaro, Isabel Cristina
Co-orientador Pranke, Patricia Helena Lucas
Data 2015
Nível Mestrado
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química.
Assunto Células-tronco
Engenharia de tecidos
[en] Multilayer scaffolds
[en] Perfusion bioreactors
[en] Stem cells
[en] Tissue engineering
Resumo A engenharia de tecidos é uma área de pesquisa que busca alternativas para a regeneração de tecidos danificados. Uma subárea dessa nova ciência faz uso das células-tronco, capazes de participar do processo de regeneração tecidual. As células são cultivadas em suportes porosos chamados de biomateriais ou scaffolds. As células-tronco mesenquimais de polpa de dente são células multipotentes e fáceis de serem obtidas. A policaprolactona, polímero atóxico, tem sido vastamente utilizada na fabricação de scaffolds devido as suas propriedades mecânicas, adequadas para a regeneração de alguns tecidos. A cultura dinâmica em biorreatores vem sendo utilizada pela sua capacidade de mimetizar as condições do ambiente natural das células-tronco no organismo humano. O objetivo do presente trabalho foi definir um protocolo de cultivo de células-tronco mesenquimais da polpa de dente em scaffolds de policaprolactona em multicamada, utilizando biorreatores de perfusão. Os biorreatores foram projetados com base em informações presentes na literatura. Os scaffolds de policaprolactona foram produzidos por electrospinning e apresentaram um diâmetro de 15 mm, aproximadamente 300 μm de espessura e diâmetro médio das fibras de 0,98 ± 0,24 μm. O cultivo estático, para fins de comparação, foi realizado em triplicata. Para o cultivo dinâmico, analisaram-se 3 diferentes vazões: 0,1 mL.min-1, 0,08 mL.min-1 e 0,05 mL.min-1. Nos dias 1, 3 e 7 de cultivo celular as análises de viabilidade celular foram realizadas pelo ensaio de WST-8, a citotoxicidade pela dosagem de LDH e de adesão celular pela histologia.. As células cultivadas nos scaffolds do topo da estrutura em camadas apresentaram maior viabilidade celular para as vazões de 0,1 e 0,08 mL.min-1 entre os dias 1 e 7 do cultivo celular. O cultivo dinâmico realizado na vazão de 0,05 mL.min-1 obteve um número baixo de células viáveis em todos os dias de análise. No cultivo estático, a viabilidade celular aumentou do primeiro ao sétimo dia de cultivo, mas permaneceu abaixo da maior vazão testada. As análises de histologia confirmaram a presença de células nas superfícies dos scaffolds. Os níveis maiores de citotoxicidade foram encontrados para o cultivo dinâmico, principalmente para a vazão de 0,1 mL.min-1, bem como foi observada maior viabilidade celular para essa vazão. Ainda é necessário repetir ambos os cultivos para confirmar os resultados e validar o protocolo definido para os experimentos. No entanto, no cultivo dinâmico, a vazão de 0,1 mL.min-1 proporcionou resultados promissores para o sistema de perfusão utilizado, podendo comprovar as vantagens do cultivo dinâmico de células-tronco para a medicina regenerativa.
Abstract Tissue engineering is an area of research which seeks for alternatives for the regeneration of damaged tissue. A sub-area of this new science uses stem cells, which are able to participate in the process of tissue regeneration. The cells are cultivated in porous supports called biomaterials or scaffolds. The mesenchymal stem cells from teeth pulp are multipotent cells and are easily obtained. Polycaprolactone, an atoxic polymer, has been extensively used in the production of scaffolds, due to its mechanical properties which are suitable for the regeneration of certain types of tissue. The dynamic cultivation using bioreactors is currently used because of its capacity to immitate the conditions of the natural environment of stem cells in the human organism. The aim of the present study has been to define a protocol for the cultivation of mensechymal stem cells from teeth pulp in multi-layered polycaprolactone scaffolds in perfusion bioreactors. The bioreactors were designed based on current information available in the literature. The polycaprolactone scaffolds were produced by electrospinning and had a diameter of 15 mm, with approximately 300 μm thickness and an average fiber diameter of 0.98 ± 0.24 μm. The static cultivation for use as a comparison was carried out in triplicate. Three different flow rates were analyzed for cellular cultivation: 0.1 mL.min-1, 0.08 mL.min-1 and 0.05 mL.min-1. The cellular viability analyses were carried out by WST-8 assay, cytotoxicity through an LDH dosage and cellular adhesion by histology on days 1, 3 and 7 of the cellular cultivation. The cultivated cells on the scaffolds, which were above the structure in layers, presented greater cellular viability when the flow rates 0.1 and 0.08 mL.min-1 were used, between days 1 and 7 of the cellular cultivation. When the flow rate of 0.05 mL.min-1 was used in the dynamic cultivation, the lowest number of viable cells in all the days of the analyses was observed. In the static cultivation, cellular viability increased between the first and seventh day of cultivation but remained lower than the dynamic cultivation with the higher flow rate tested. The histological analyses confirmed the presence of cells on the surface of the scaffolds. Both the greatest levels of cytotoxicity and cellular viability were observed in the dynamic cultivation, mainly with the flow rate of 0.1 mL.min-1. It is necessary to repeat both the cultivations to confirm the results and to test the efficiency of the protocol defined by the experiments. However, in the dynamic cultivation, the flow rate of 0.1 mL.min-1 presented promising results for the perfusion system of this study, showing the advantages of the dynamic cultivation of stem cells for regenerative medicine.
Tipo Dissertação
URI http://hdl.handle.net/10183/131067
Arquivos Descrição Formato
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