Regeneração de tecidos moles em um microambiente de andaime livre de células

Regeneração de tecidos moles em um microambiente de andaime livre de células

Em um novo relatório agora publicado em Relatórios Científicos, Irini Gerges e uma equipe de cientistas na Itália e nos Estados Unidos estudaram a importância das pistas biomecânicas e bioquímicas para criar condições de cultura adequadas para microambientes regenerativos tridimensionais (3D) e formação de tecidos moles. A equipe observou mudanças na adipogênese em relação às propriedades mecânicas 3D e criou um gradiente de microambientes tridimensionais com diferentes rigidez. Os resultados indicaram um aumento significativo nas proporções de tecido adiposo, enquanto diminuíram a rigidez do microambiente mecânico 3D. Eles compararam esse efeito do condicionamento mecânico com a regulação bioquímica, carregando os ambientes extracelulares com um estimulante biológico. Os resultados mostraram condicionamento mecânico e bioquímico suficiente para aumentar a adipogênese e influenciar a remodelação do tecido. O trabalho pode abrir novos caminhos para projetar andaimes 3D para formar microambientes que regeneram grandes volumes de tecido mole e adiposo para implicações práticas e diretas em cirurgia reconstrutiva e cosmética.

Reconstrução de tecido mole

As abordagens de reconstrução de tecidos moles dependem de preenchimentos inertes ou enxertos autólogos; portanto, existe uma necessidade clínica não atendida de soluções eficazes para restaurar os tecidos moles após a cirurgia. As abordagens baseadas em andaimes livres de células são uma solução promissora devido à sua biocompatibilidade, adaptabilidade ao tecido-alvo, relação custo-benefício e conformidade com os padrões internacionais de fabricação. Os andaimes sintéticos são uma solução clínica escalonável porque podem evitar obstáculos regulatórios e de fabricação em comparação com as terapias baseadas em células. Os andaimes tridimensionais (3D) para regenerar volumes de tecido mole clinicamente relevantes ganharam um progresso considerável no nível clínico, como visto com os andaimes de grau médico. As limitações do material resultam da alta rigidez local dos filamentos de polímero em comparação com o tecido alvo. Portanto, é importante desenvolver scaffolds específicos para a regeneração do tecido adiposo para regular as pistas biomecânicas para atingir as interações celulares e biomateriais adequadas que são fundamentais para a adipogênese. A equipe abordou os principais fatores do desempenho biológico de biomateriais porosos reticulados à base de poliuretano como andaimes para a regeneração de tecidos moles, concentrando-se no papel da química do polímero e da microarquitetura. Neste trabalho, Gerges et al. modificou a composição de segmentos de triol de poliéster para sintetizar um gradiente de andaimes porosos que compartilham propriedades físico-químicas e morfológicas semelhantes com rigidez de substrato diverso para entender o impacto de pistas mecânicas na adipogênese.

Regeneração de tecidos moles em um microambiente de andaime livre de células Os experimentos

Os cientistas aprimoraram o microambiente regenerativo usando uma estrutura carregada com um agonista de receptor ativado por proliferador de peroxissoma Rosiglitazona para induzir a diferenciação de adipócitos. Eles investigaram o impacto do ambiente mecânico no desempenho in vivo de um andaime por meio do ajuste fino das propriedades mecânicas do andaime sem alterar ou alterar os caracteres físico-químicos restantes. Variando o grau de reticulação, a dimensão dos poros e a proporção dos segmentos duros e macios que mantêm a estrutura macromolecular unida, a equipe regulou as propriedades mecânicas de uma espuma de poliuretano reticulada. Gerges et al. em seguida, focou no grau de cristalinidade dos segmentos moles e manteve a relação entre o iniciador e o monômero constante, a fim de manter o mesmo peso molecular médio dos materiais. Depois de realizar testes de compressão nas três versões de formulações de andaime, a equipe mudou a proporção entre os domínios amorfo e cristalino dos poliésteres para obter com sucesso três tipos de formulações de andaime. Os pesquisadores trataram todos os andaimes neste estudo com poli-L-lisina para promover a adesão celular nas superfícies do material para interações células-biomateriais não específicas.

Regeneração de tecidos moles em um microambiente de andaime livre de células

Compreender a função do material de andaime

Depois de implementar os andaimes em modelos animais, os cientistas não observaram anormalidades neles e realizaram exames histológicos nos andaimes após a sua recuperação. Eles observaram a formação de cápsulas ao redor da estrutura com quantidades moderadas de macrófagos e células gigantes multinucleadas associadas a infiltrados inflamatórios crônicos em todos os três grupos de estrutura. Entre os grupos testados, o material de andaime com menor módulo de elasticidade manteve a maior porcentagem de tecido adiposo. Gerges et al. em seguida, investigou o impacto da regulação bioquímica pela liberação local de moléculas agonistas de receptor ativadas por proliferação de peroxissoma em uma estrutura biomecânica neutra. As concentrações das moléculas foram suficientes para ativar os receptores correspondentes nas células que invadem a estrutura do tecido adjacente adjacente. A equipe creditou o aumento significativo no tecido adiposo nos andaimes tratados ao ambiente livre de células induzido pela ativação de receptores específicos.

Regeneração de tecidos moles em um microambiente de andaime livre de células

Outlook

Desta forma, Irini Gerges e colegas estudaram a importância de pistas biomecânicas e bioquímicas para desenvolver um microambiente regenerativo 3D para a formação de tecidos moles com base em dois conjuntos específicos de experimentos em modelos animais. Os resultados destacam a infiltração de tecido adiposo com diminuição da rigidez do andaime e os benefícios das propriedades mecânicas do andaime para regenerar o tecido adiposo enquanto inibe a formação de tecido fibroso. Os resultados confirmaram a capacidade dos fatores mecânicos e bioquímicos de promover igualmente a formação do tecido adiposo nas configurações descritas, sugerindo que a sinalização mecânica adequada pode impulsionar a adipogênese por influenciar significativamente a diferenciação celular.