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Abstract(s)
The rise of bone defects in the last decades has become a worldwide problem. They can arise from several causes such as tumors, trauma, infection, nutrition and bone diseases. This may compromise the mechanical and biological functions of bone tissue. Autografts, allografts and xenografts are some attractive alternatives used for bone tissue regeneration, however, several factors such as high risk of infection, immunogenic response and lack of donor has limited their use. In this context, Tissue Engineering appears as a promising solution. Tissue Engineering is an interdisciplinary area that combines biomaterials and bioactive molecules to promote the repair and regeneration of bone. Scaffolds are 3D matrices that act as temporary templates, allowing cell adhesion and proliferation and providing mechanical support until new bone tissue formation. A 3D scaffold success depends on their chemical, mechanical and biological properties. Rapid prototyping technologies allow the production of 3D structures with controlled architecture from models created by computer-aided design, through a layer-by-layer process. The present study describes the characterization of the chemical, mechanical and biological properties of βeta-Tricalcium phosphate/Alginate 3D scaffolds. The scaffolds were characterized by Scanning Electron Microscopy, Fourier Transform Infrared Spectroscopy, X-Ray Diffraction and Water Contact Angle. Porosity and Mechanical properties (Compressive Strength and Young´s Modulus) were also analyzed. The cytotoxic profile was evaluated by in vitro MTS assays, using human osteoblastic cells. Confocal Laser Scanning Microscopy was also performed. The results obtained showed that the scaffolds produced by the Rapid Prototyping technique have good chemical and biological properties, which is fundamental for its application on bone tissue regeneration. Furthermore, it is concluded that the scaffolds showed better mechanical and biological properties with the increase of the percentage of βeta-Tricalcium phosphate within scaffolds.
O aumento de defeitos ósseos, nas últimas décadas tem-se tornado um problema de saúde a nível mundial. Estes defeitos têm causas, tais como tumores, traumatismos, infeções, nutrição e doenças ósseas, e podem comprometer as funções mecânicas e biológicas do tecido ósseo. Os autoenxertos, aloenxertos e xenoenxertos são algumas das alternativas utilizadas para a regeneração dos defeitos do tecido ósseo. No entanto, vários factores, tais como, alto risco de infeção, resposta imunogénica no hospedeiro e falta de doadores têm limitado o seu uso. Neste contexto, apareceu a Engenharia de Tecidos como uma área interdisciplinar que combina biomateriais com moléculas bioativas para promover a reparação e regeneração do osso. Nesta área de investigação têm sido produzidas matrizes 3D (scaffolds) que funcionam como modelos temporários, permitindo a adesão e proliferação celular, fornecendo suporte mecânico até á formação de novo tecido ósseo. O sucesso de um scaffold depende das suas propriedades químicas, mecânicas e biológicas. As tecnologias de prototipagem rápida permitem a produção de estruturas 3D com arquitetura controlada, a partir de modelos criados por desenho assistido por computador, através de um processo de camada por camada. O presente estudo descreve a caracterização das propriedades químicas, mecânicas e biológicas dos scaffolds 3D produzidos com βeta-Tricálcio fosfato/Alginato onde foram usados vários rácios de concentrações de βeta-Tricálcio fosfato e alginato. Os scaffolds foram caracterizados por Microscopia Eletrónica de Varrimento, Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier, Difração de Raios-X e Angulo de Contato com a Água. A Porosidade e Propriedades Mecânicas foram também estudadas. O perfil citotóxico foi avaliado in vitro, através do ensaio de MTS utilizando osteoblastos humanos. Microscopia Confocal Laser foi também realizada de modo a observar a distribuição das células nos scaffolds. Os resultados obtidos mostraram que os scaffolds 3D produzidos pela técnica de Prototipagem Rápida têm boas propriedades químicas e biológicas, o que é fundamental para a sua aplicação na regeneração do tecido ósseo. Além disso, concluiu-se que estas estruturas tridimensionais apresentam melhores propriedades mecânicas e biológicas com o aumento de βeta-Tricálcio fosfato.
O aumento de defeitos ósseos, nas últimas décadas tem-se tornado um problema de saúde a nível mundial. Estes defeitos têm causas, tais como tumores, traumatismos, infeções, nutrição e doenças ósseas, e podem comprometer as funções mecânicas e biológicas do tecido ósseo. Os autoenxertos, aloenxertos e xenoenxertos são algumas das alternativas utilizadas para a regeneração dos defeitos do tecido ósseo. No entanto, vários factores, tais como, alto risco de infeção, resposta imunogénica no hospedeiro e falta de doadores têm limitado o seu uso. Neste contexto, apareceu a Engenharia de Tecidos como uma área interdisciplinar que combina biomateriais com moléculas bioativas para promover a reparação e regeneração do osso. Nesta área de investigação têm sido produzidas matrizes 3D (scaffolds) que funcionam como modelos temporários, permitindo a adesão e proliferação celular, fornecendo suporte mecânico até á formação de novo tecido ósseo. O sucesso de um scaffold depende das suas propriedades químicas, mecânicas e biológicas. As tecnologias de prototipagem rápida permitem a produção de estruturas 3D com arquitetura controlada, a partir de modelos criados por desenho assistido por computador, através de um processo de camada por camada. O presente estudo descreve a caracterização das propriedades químicas, mecânicas e biológicas dos scaffolds 3D produzidos com βeta-Tricálcio fosfato/Alginato onde foram usados vários rácios de concentrações de βeta-Tricálcio fosfato e alginato. Os scaffolds foram caracterizados por Microscopia Eletrónica de Varrimento, Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier, Difração de Raios-X e Angulo de Contato com a Água. A Porosidade e Propriedades Mecânicas foram também estudadas. O perfil citotóxico foi avaliado in vitro, através do ensaio de MTS utilizando osteoblastos humanos. Microscopia Confocal Laser foi também realizada de modo a observar a distribuição das células nos scaffolds. Os resultados obtidos mostraram que os scaffolds 3D produzidos pela técnica de Prototipagem Rápida têm boas propriedades químicas e biológicas, o que é fundamental para a sua aplicação na regeneração do tecido ósseo. Além disso, concluiu-se que estas estruturas tridimensionais apresentam melhores propriedades mecânicas e biológicas com o aumento de βeta-Tricálcio fosfato.
Description
Keywords
Engenharia de tecidos - Desenho assistido por computador Prototipagem rápida Regeneração óssea - Beta-tricálciofosfato Ossos - Aspectos fisiológicos e anatómicos