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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.5.2023.tde-16102023-165643
Documento
Autor
Nome completo
Alberto Brüning Guimarães
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2023
Orientador
Banca examinadora
Cardoso, Paulo Francisco Guerreiro (Presidente)
Aoki, Fabio Gava
Guimarães, Ernesto da Silveira Goulart
Pazetti, Rogerio
Título em português
Avaliação da viabilidade estrutural de traqueias descelularizadas para engenharia de tecidos em até seis meses de armazenamento: estudo experimental
Palavras-chave em português
Bioengenharia
Criopreservação
Estenose traqueal
Fenômenos biomecânicos
Medicina regenerativa
Transplante
Traqueia
Resumo em português
Introdução: O tratamento cirúrgico definitivo das afecções da traqueia compreende a ressecção da área afetada com reconstrução primária. O fator limitante do tratamento cirúrgico é a extensão da ressecção, situada em 50% do comprimento longitudinal da traqueia em adultos e 30% em crianças. O transplante de via aérea vem sendo estudado como alternativa para os casos não ressecáveis. Os aloenxertos traqueais são gerados por engenharia tecidual, que combina processos de descelularização da traqueia do doador com subsequente recelularização por células tronco mesenquimais do próprio receptor. A técnica de descelularização é considerada como eficaz quando há remoção de todo o material celular e nuclear restando apenas a matriz extracelular, que é imunocompatível com o receptor. Recentemente validamos um protocolo de descelularização de via aérea em coelhos, entretanto o protocolo ainda não foi testado em traqueias de outras espécies de animais. Ademais, após a descelularização, os períodos seguros de armazenamento ainda não foram estudados. O presente estudo visa empregar a técnica de descelularização em segmentos de traqueia suínos, submetendo-os a métodos de avaliação de sua integridade e toxicidade por período de até 6 meses de armazenamento. Objetivo: Avaliar a viabilidade estrutural e toxicidade de scaffolds para enxertos traqueais em até seis meses após descelularização com três métodos distintos de armazenamento. Método: Foram obtidas 96 traqueias de um frigorífico, limpas e acondicionadas em solução com antibiótico e antimicótico por 12h. 12 traqueias foram separadas como grupo controle. 84 traqueias foram submetidas ao protocolo detergente-enzimático para descelularização de órgãos e tecidos. 12 traqueias descelularizadas foram analisadas imediatamente após a descelularização e o restante (72) foram divididas em três grupos: imersão em PBS a 4oC, imersão em álcool 4oC e criopreservação com congelamento lento e adição de crioprotetores. Para a confirmação da descelularização foi determinada a quantidade de DNA residual no scaffold, assim como foram preparadas lâminas de histologia para quantificação de restos nucleares permeados à matriz extracelular. A qualidade do scaffold gerado foi avaliada pela determinação de sua citotoxicidade, das propriedades biomecânicas obtidas no ensaio de tração e da quantificação de fibras de colágeno por análise histológica. Os possíveis efeitos do armazenamento sobre os scaffolds foram avaliados pela comparação das propriedades biomecânicas e da quantificação de fibras colágenas após três e seis meses de armazenamento. Resultados: Os resultados mostraram que foi possível a obtenção de um scaffold de traqueia de porco adequadamente descelularizado, porém mesmo após as lavagens empregadas o mesmo apresentou citotoxicidade. Houve a manutenção das propriedades biomecânicas do scaffold após a descelularização e os métodos de armazenamento não comprometeram a viabilidade estrutural do scaffold após três ou seis meses de armazenamento. Conclusão: A descelularização de traqueia de porco gerou um scaffold com viabilidade estrutural. No entanto, o scaffold permaneceu citotóxico mesmo após as lavagens empregadas. A comparação entre os três protocolos de armazenamento, PBS, álcool e criopreservação com congelamento lento e progressivo não mostrou alterações na quantificação de colágeno, tampouco houve mudanças relevantes nas propriedades biomecânicas do scaffold. O simples armazenamento em solução de PBS a 4oC por seis meses não foi deletério para os scaffolds
Título em inglês
Evaluation of the structural viability of decellularized tracheas for bionengineering up to six months of storage: experimental study
Palavras-chave em inglês
Bioengineering
Biomechanical phenomena
Cryopreservation
Regenerative medicine
Trachea
Tracheal stenosis
Transplantation
Resumo em inglês
Introduction: The definitive treatment for the tracheal diseases is based in the tracheal resection and primary anastomosis. However, the limitation for such technic is the length of tracheal resection, limited in 50% in adults and 30% in children. Tracheal transplantation is studied as an alternative the unresectable cases. The allografts are made through bioengineering, what combines descellularization of the donor trachea and posterior reseeding with receptor mesenchymal own cells. The goal of decellularization is to preserve only the extracellular matrix, that is immune compatible with the receptor. Recently, we validated a decellularization protocol for rabbit airway, nevertheless this protocol wasn´t tested for other animals. Besides, after decellularization it´s not stablished for how long could the scaffold be safely storage. This study evaluates the decellularization technic in segments of porcine tracheas. We tested their cytotoxicity and structural viability for a period up to six months of storage. Objective: To evaluate the structural viability and the cytotoxicity of the scaffold up to six months under three different protocols of storage. Methods: 96 tracheas were bought from a slaughter, cleaned and immersed in an antibiotic-antimycotic solution for 12h. 12 were analyzed as control. 84 were submitted to detergent-enzymatic treatment for decellularization. 12 were analyzed immediately after decellularization and the remaining (72) were dived into three groups: immersed in PBS at 4oC, immersed in alcohol at 4oC and cryopreservation with slow cooling protocol with cryoprotectants. To confirm decellularization, we quantified the residual amount of DNA, in addition the residual nuclear material inside the extracellular matrix with the analysis of histological slides. The quality of the scaffolds was accessed by the determination of its cytotoxicity, determination of its biomechanical properties in the uniaxial stress-train test and quantification of collagen fibers in the histological analysis. The effects of storage were accessed by the determination of the biomechanical properties and quantification of collagen fibers after three and six months of storage. Results: It was possible to decellularize porcine tracheas, however the scaffold was cytotoxic even after the washes. After the decellularization the scaffold maintained the biomechanical properties of the trachea and the storage protocols didn´t compromise the structural viability after three and six months of storage. Conclusion: The decellurarization protocol produces a scaffold with structural viability. The scaffolds became cytotoxic despite the employed washes. The storage in PBS, alcohol and cryopreservation did not change the amount of collagen or the biomechanical properties of the scaffold. The storage in PBS at 4oC for six months was not harmful for the scaffold
 
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Data de Publicação
2023-11-08
 
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