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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.46.2011.tde-25042011-133342
Documento
Autor
Nome completo
Mariana Carvalho Burrows
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2011
Orientador
Banca examinadora
Catalani, Luiz Henrique (Presidente)
Fechine, Guilhermino José Macedo
Torresi, Susana Ines Cordoba de
Título em português
Suportes híbridos de PET e colágeno como modelo para enxertia vascular
Palavras-chave em português
Colágeno
Eletrofiação
Enxertos vasculares
PET
Suportes eletrofiados
Resumo em português
Suportes eletrofiados para crescimento celular são de interesse para a engenharia de tecidos, principalmente em função de sua estrutura em forma de rede tridimensional de fibras de diâmetro nanométrico. Esta arquitetura especial permite a geração de elevada área superficial e porosidade, características importantes para a adesão, proliferação e infiltração de células para o interior do suporte. A utilização de um suporte eletrofiado como enxerto vascular necessita ainda que este apresente excelentes propriedades mecânicas, associadas a uma elevada biocompatibilidade. Neste trabalho mostramos que estas propriedades podem ser alcançadas a partir da eletrofiação de uma co-solução de PET e colágeno gerando um material híbrido, visto que PET apresenta excelentes propriedades mecânicas e o colágeno é o principal componente da matriz extracelular. A obtenção dos suportes eletrofiados de PETcolágeno mostrou ser possível utilizando-se como solvente HFIP e HFIP/TFA 7:2. No entanto, neste último, o colágeno é completamente degradado durante o processo de solubilização. Fixando-se os parâmetros de eletrofiação, a morfologia da malha obtida mostrou ser dependente da relação massa PET/massa colágeno, concentração total da solução e solvente utilizado. Foram obtidos materiais com distribuição de diâmetros unimodal e bimodal, além de materiais com formato em fitas e teias entre as fibras. Ainda, PET e colágeno formam malhas de composição complexa, nas quais são encontradas fibras compostas de materiais puros, mas também formam blendas em que os dois materiais encontram-se misturados em uma mesma fibra. Os materiais S8,2 S4,6 foram caracterizados química-, mecânica- e biologicamente. Observou-se que, para filmes planos, estes materiais apresentaram energia de superfície mais próxima da do colágeno, o que justifica a melhor adesão celular em S8,2 e S4,6 do que no PET. S8,2 mostrou ter valores de módulo de elasticidade e elongação máxima próximos ao da artéria femoral, enquanto que S4,6 apresentou-se como um material quebradiço. Os ensaios de crescimento celular utilizando fibroblastos, um modelo de tecido conjuntivo (linhagem 3T3-L1) e células endoteliais, um modelo de tecido arterial e venoso (HUVECs) comprovaram a excelente adesão e proliferação celular nos suportes celulares. S8,2 apresentou-se como o melhor material frente às células HUVECS, enquanto que S4,6 foi o melhor material frente às células 3T3-L1. Propõe-se a utilização de S8,2 como um biomaterial para enxertia vascular e S4,6 como material de recobrimento de próteses já utilizadas.
Título em inglês
Hybrid scaffolds from PET and collagen as a model for vascular grafts
Palavras-chave em inglês
Collagen
Electrospinning
Electrospun scaffolds
PET
Vascular grafts
Resumo em inglês
Scaffolds obtained by electrospinning for cellular growth are of interest for materials engineering, especially considering its structure in the form of a three-dimensional fiber mesh of nanometric diameter. This special architecture allows the generation of larger surface areas and higher porosity structures, and also important characteristics for the adhesion, proliferation and infiltration of cells into the scaffold. The use of an electrospun scaffold as a vascular graft additionally requires excellent mechanical properties, associated with a high biocompatibility level. In this study we demonstrate that these properties can be achieved by means of electrospinning of PET and collagen co-solution producing a hybrid material, considering that PET possesses excellent mechanical properties and that collagen is the principal component of the extracellular matrix. The production of electrospun scaffolds of PET/collagen is shown to be possible using HFIP and HFIP/TFA 7:2 as solvents. However, in this last one, the collagen is completely degraded during the solubilization process. If the electrospinning parameters are maintained constant, the morphology of the mesh obtained was found to be dependent on the ratio of PET/collagen (w/w), total concentration of the solution and solvent employed. Materials were obtained with unimodal and bimodal diameter distribution, as well as material in the form of ribbons and mesh between the fibers. In addition, PET and collagen form a mesh of complex composition, in which fibers composed by pure and blended materials were found. The materials PET/collagen 80:20 (S8,2) and PET/collagen 40:60 (S4,6) were characterized chemically, mechanically and biologically. It was observed that, for spincoated films, these materials present a surface energy closer to that of collagen, explaining the better cellular adhesion in S8,2 e S4,6 than for PET. S8,2 presents very similar elasticity and elongation modulus values to the femoral artery, while S4,6 is a brittle material. The cellular growth experiments using fibroblasts as a model of conjunctive tissue (3T3-L1) and endothelial cells as a model of arterial and venous tissue (HUVEC) proved the excellent adhesion and cellular proliferation on the cellular PET/collagen scaffolds. S8,2 was shown to be the best material considering HUVEC cells, while S4,6 was the best material considering 3T3-L1 cells. According to the results obtained, the use of S8,2 is proposed as a biomaterial for vascular grafts and S4,6 as a material for a coating for vascular grafts prostheses.
 
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Data de Publicação
2011-06-09
 
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