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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
Ciência e Engenharia dos Materiais (21001014024P6)
IMPRESSÃO 3D DE HIDROGÉIS GERADORES DE OXIGÊNIO COM INCORPORAÇÃO DE NANOARGILA PARA A REGENERAÇÃO DE DEFEITOS ÓSSEOS
EMILLY KAROLINY FONTINELE DE SAMPAIO
DISSERTAÇÃO
20/12/2024

A bioimpressão 3D tem emergido como uma abordagem inovadora para superar as limitações da engenharia de tecidos, proporcionando a organização precisa de componentes biológicos em redes vasculares e o controle espacial de moléculas bioativas. Nesse contexto, a gelatina, derivada da desnaturação parcial do colágeno, destaca-se por sua semelhança com a matriz extracelular. Um de seus derivados, o metacrilato de gelatina (GelMA), combina propriedades físico-químicas favoráveis com grande versatilidade biomédica. No entanto, o GelMA apresenta limitações intrínsecas, como baixa rigidez mecânica e taxa de degradação descontrolada, o que exige estratégias complementares para potencializar seu desempenho. Para abordar essas limitações, a combinação do GelMA com outros componentes tem se mostrado eficaz. A Laponita (LAP), uma argila sintética em escala nanométrica, contribui para melhorar a impressão 3D, além de estimular a proliferação e diferenciação celular. Paralelamente, o peróxido de cálcio (CPO) tem demonstrado alta eficiência na liberação controlada e prolongada de oxigênio, aspecto essencial para a viabilidade celular e a angiogênese. Essa integração estratégica visa ampliar as propriedades físico-químicas dos scaffolds, fortalecendo sua aplicabilidade na engenharia de tecidos. Neste trabalho, foram desenvolvidos hidrogéis e impressos scaffolds baseados em GelMA e seus complexos com gelatina, LAP e CPO, voltados para a regeneração óssea. Os hidrogéis resultantes apresentaram melhorias significativas em retenção hídrica, estabilidade térmica e controle da liberação de oxigênio. Ensaios de intumescência confirmaram a integridade estrutural dos hidrogéis em meios aquosos, enquanto análises por FTIR validaram as composições químicas das formulações. Estudos térmicos (TGA e DSC) destacaram a estabilidade aprimorada dos materiais e a liberação controlada de oxigênio, indicando sua viabilidade para suportar processos celulares críticos. Adicionalmente, os ensaios de angiogênese evidenciaram que os scaffolds promovem um ambiente adequado para a proliferação celular e a formação de novos vasos sanguíneos, fatores fundamentais para a regeneração óssea. A impressão 3D possibilitou a criação de estruturas geométricas complexas, reforçando o potencial da abordagem para aplicações personalizadas. Em síntese, os scaffolds desenvolvidos, compostos por GelMA, gelatina, LAP e CPO, demonstraram características promissoras para aplicações na engenharia de tecidos ósseos. Esses resultados ressaltam o potencial do método como uma solução inovadora e eficaz para o tratamento de defeitos ósseos, contribuindo para o avanço da biotecnologia regenerativa.

Impressão Tridimensional;Defeitos Ósseos;GelMA;Laponita;Peróxido de Cálcio
3D bioprinting has emerged as an innovative approach to overcome the limitations of tissue engineering by enabling the precise organization of biological components within vascular networks and the spatial control of bioactive molecules. In this context, gelatin, derived from the partial denaturation of collagen, stands out for its similarity to the extracellular matrix. One of its derivatives, gelatin methacrylate (GelMA), combines favorable physicochemical properties with high biomedical versatility. However, GelMA exhibits intrinsic limitations, such as low mechanical stiffness and uncontrolled degradation rates, requiring complementary strategies to enhance its performance. To address these limitations, the combination of GelMA with other components has proven effective. Laponite (LAP), a nanoscale synthetic clay, improves 3D printing capabilities while promoting cell proliferation and differentiation. In parallel, calcium peroxide (CPO) has demonstrated high efficiency in the controlled and prolonged release of oxygen, which is essential for cell viability and angiogenesis. This strategic integration aims to enhance the physicochemical properties of scaffolds, strengthening their applicability in tissue engineering. In this study, hydrogels were developed, and scaffolds based on GelMA and its complexes with gelatin, LAP, and CPO were bioprinted for bone regeneration applications. The resulting hydrogels exhibited significant improvements in water retention, thermal stability, and controlled oxygen release. Swelling assays confirmed the structural integrity of the hydrogels in aqueous environments, while FTIR analyses validated the chemical compositions of the formulations. Thermal studies (TGA and DSC) highlighted the improved stability of the materials and their effective oxygen release control, supporting critical cellular processes. Additionally, angiogenesis assays demonstrated that the scaffolds promote a suitable environment for cell proliferation and the formation of new blood vessels, fundamental factors for bone regeneration. 3D printing enabled the creation of complex geometric structures, reinforcing the potential of the approach for personalized applications. In summary, the developed scaffolds, composed of GelMA, gelatin, LAP, and CPO, exhibited promising characteristics for bone tissue engineering applications. These findings highlight the method’s potential as an innovative and effective solution for treating bone defects, contributing to advances in regenerative biotechnology.
Three-Dimensional Printing;Bone Defects;GelMA;Laponite;Calcium Peroxide
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
O trabalho possui divulgação autorizada
Dissertação OFICIAL Emilly.pdf

Contexto

MATERIAIS CONJUGADOS E POLIMÉRICOS
POLIMEROS E BIOMATERIAIS
CRIOBIOIMPRESSÃO DE SCAFFOLDS BIOMIMÉTICOS UTILIZANDO HIDROGÉIS INTELIGENTES PARA APLICAÇÕES OSTEOCONDRAIS

Banca Examinadora

ANDERSON DE OLIVEIRA LOBO
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
BARTOLOMEU CRUZ VIANA NETO Docente - PERMANENTE
ANDERSON DE OLIVEIRA LOBO Docente - PERMANENTE
RONALDO CUNHA COELHO Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
CONS NAC DE DESENVOLVIMENTO CIENTIFICO E TECNOLOGICO - Chamada CNPq/MCTI Nº 10/2023 - UNIVERSAL 24

Vínculo

Colaborador
Instituição de Ensino e Pesquisa
Ensino e Pesquisa
Sim
Plataforma Sucupira
Capes UFRN RNP
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