Brasil

Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
Ciências e Biotecnologia (31003010079P0)
Biocompatibilidade in vitro de nanopartículas de hidroxiapatita carbonatadas em células osteoblásticas
SUZANA AZEVEDO DOS ANJOS
DISSERTAÇÃO
27/02/2014

Apatitas biológicas diferem quimicamente da hidroxiapatita (HA) estequiométrica por conterem outros elementos residuais em sua estrutura, tais como o carbonato (CO2-3), um dos principais substitutos da fase mineral do osso. A carboapatita (CHA) é considerada um material sintético promissor para uso em aplicações biomédicas devido as suas características estruturai s semelhantes à natural, sua compatibilidade, solubilidade e osteointegração. A CHA pode ainda ser produzida na forma nanoestruturada, o que aumenta a similaridade com o osso, além de modular características como a solubilidade e a compatibilidade do material. Diferentes temperaturas de síntese (5°, 37° e 90°C) da CHA por via úmida podem ser utilizadas para gerar três nanomateriais (CHA5, CHA37 e CHA90) com potencial aplicação na produção de materiais nanoestruturados. O presente trabalho objetivou caracterizar as partículas de CHA produzidas a partir destas três temperaturas de síntese, bem como a resposta biológica in vitro de pré osteoblastos murinos expostos a estes materiais. Os resultados da caracterização físico-química confirmaram que a cristalinidade e o tamanho de partícula dos materiais aumentam proporcionalmente à temperatura de síntese. A microscopia eletrônica de transmissão (MET) revelou maior formação de agregados nos cristais de menor tamanho. Suspensões das partículas de cada material foram obtidas em meio de cultura e posteriormente submetidas à ultracentrifugação antes de serem adicionadas às células. Todos os materiais revelaram-se citotóxicos quando em altas doses (200mg/mL, CHA5>CHA37>CHA90), mas não na proporção de 100mg/mL. A análise morfológica das células por MEV e contraste de fase demonstrou forte interação das nanopartículas em contato direto com as células. A filtração das suspensões citotóxicas consegue reverter ou reduzir a citotoxicidade, indicando um papel da presença dos agre gados. A exposição prolongada (7 dias) à dose não-tóxica de 100mg/mL não causou alterações morfológicas para a CHA37 e CHA90, mas gerou uma redução no volume celular na CHA5. Concluímos que estes materiais em escala nanométrica podem apresentar efeitos biológicos adversos em doses muito superiores àquelas que seriam provavelmente encontradas durante a reabsorção de biomateriais nanoestruturados em modelos in vivo, mas futuros estudos são necessários para verificar se ocorre a endocitose destas partículas e descartar outros possíveis efeitos nas doses não letais.

1) Hidroxiapatita Carbonatada 2) Nanopartículas 3) Osteoblastos
Biological apatites differ chemically from hydroxyapatite (HA) by containing other trace elements in their structure, including carbonate (CO2 -3), a main substitute for the mineral phase of bone. Carboapatite (CHA) is considered a promising synthetic material for use in biomedical applications due to their structural characteristics similar to natural bone, its compatibility, solubility and osseointegration. CHA may be also produced as a nanostructured material, increasing its similarities with natural bone, as well as modulating characteristics such as solubility and biocompatibility of the material . Different temperatures (5°, 37° e 90°C) may be employed in the wet method of CHA synthesis, thus generating three different nanoparticles (CHA5, and CHA37 CHA90) with potential use on the production of nanostructured materials. This study aimed to characterize the CHA nanoparticles produced through these three temperatures, as well as the in vitro biological response of murine pre-osteoblasts exposed to such materials. The results of the physicochemical characterization confirmed that both crystallinity and particle size increase proportionally with temperature synthesis. Transmission electron microscopy (TEM) revealed the formation of larger aggregates at lower synthesis temperature. Suspensions of particles of each material were made in culture medium and then underwent ultracentrifugation before being added to cells. All materials proved to be cytotoxicity at higher doses (200mg/ml, CHA5 > CHA37 > CHA90 ), but not at the proportion of 100mg/mL. Morphological analysis of cells by SEM and phase contrast showed strong interaction of nanoparticles in direct contact with the cells. Filtration of the cytotoxic suspensions can reverse the cytotoxic activity, indicating a role for the presence of aggregates on this effect. Longer exposures (7 days) at a nontoxic dose of 100mg/mL caused no morphological changes on CHA37 and CHA90 samples, but induced a reduction on cell size when exposed to CHA5 sample. We conclude that these materials at the nanoscale can induce adverse biological effects at doses much higher than those which would likely be encountered during the resorption of nanostructured biomaterials on in vivo models, but further studies are required to verify whether the endocytosis of these particles occurs and discard other possible effects at non-lethal doses.
1) Carbonated Hydroxyapatite 2) Nanoparticles 3) Osteoblasts
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE

Contexto

CIÊNCIAS E BIOTECNOLOGIA - INTERAÇÕES MOLECULARES, CELULARES E SISTÊMICAS
A IDENTIFICAÇÃO DE PROTÓTIPOS BIOATIVOS E MOLÉCULAS DE IMPORTÂNCIA EM SISTEMAS BIOLÓGICOS E BIOTECNOLÓGICOS
A ANÁLISE E O DESENVOLVIMENTO DE BIOMATERIAIS PARA BIOENGENHARIA E TERAPIA CELULAR

Banca Examinadora

GUTEMBERG GOMES ALVES
Sim
Nome Categoria
JOSE MAURO GRANJEIRO Docente

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - NanoBiotecnologia 12
FUNDACAO CARLOS CHAGAS FILHO DE AMPARO A PESQUISA DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO-FAPERJ - Apoio a Grupos Emergentes de Pesquisa no Estado do Rio de Janeiro – 2013 24

Vínculo

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Pesquisa
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