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Type: Tese de Doutorado
Title: Efeito da incorporação da testosterona ao compósito de poli ácido lático-co-glicólico/policaprolactona/Fosfato de cálcio bifásico na resposta biológica in vitro e in vivo
Authors: Kelen Jorge Rodrigues da Costa
First Advisor: Maria Esperanza Cortes Segura
First Co-advisor: Celia Regina Moreira Lanza
First Referee: GLÁUBER CAMPOS VALE
Second Referee: Maria Cristina Zindel Deboni
Third Referee: Alejandro Pelaez-Vargas
Abstract: A testosterona é um hormônio andrógeno natural, que tem papel fundamental para a manutenção da massa óssea e foi sugerida a atividade tópica na formação de tecido ósseo. Os compósitos de cerâmicas de fosfato de cálcio/polímero são materiais promissores na engenharia de tecido ósseo, pois combinam a bioatividade das biocerâmicas com a flexibilidade dos polímeros. O objetivo desta pesquisa foi caracterizar a incorporação da Testosterona (T) ao compósito de poli ácido lático-co-glicólico (PLGA), policaprolactona (PCL) e fosfato de cálcio bifásico (BCP) e avaliar in vitro e in vivo a resposta celular e biocompatibilidade. Os compósitos PLGA/PCL/BCP/T e PLGA/PCL/BCP foram preparados e caracterizados através de análise térmica e MEV-EDS. Os resultados da análise térmica mostraram que a incorporação de testosterona ao compósito modificou o perfil de degradação térmica do compósito PLGA/PCL/BCP. A morfologia e composição química da superfície dos compósitos determinadas por MEV e EDS, respectivamente, mostraram uma estrutura porosa homogeneamente distribuída e a prevalência de cálcio e fosfato em sua composição. O teste de bioatividade in vitro mostrou que, após 21 dias em SBF, houve maior exposição dos poros e maior intensidade dos picos de cálcio e fosfato, caracterizando uma camada semelhante à hidroxiapatita. Osteoblastos de cultura primária, derivados de calvária de ratos Wistar neonatos, foram cultivados com os compósitos e após 7, 14 e 21 dias, ensaios in vitro foram realizados para a avaliação da citotoxicidade e atividade biológica dos mesmos. Os resultados do MTT mostraram que a adição de T ao compósito aumentou significativamente (P < 0.05) a viabilidade e a proliferação dos osteoblastos em relação ao compósito sem hormônio. A atividade de fosfatase alcalina, a produção de colágeno até 14 dias e a concentração de osteocalcina nas culturas de osteoblastos cultivados com o compósito PLGA/PCL/BCP/T foram significativamente maiores (P < 0.05) comparadas às culturas com o compósito sem testosterona. Assim como, o processo de mineralização da matriz no grupo do compósito com T foi acelerado, apresentando nódulos de mineralização a partir de sete dias. A concentração de osteoprotegerina e de óxido nítrico no sobrenadante das culturas, não sofreram influência da adição do hormônio ao compósito PLGA/PCL/BCP. Os resultados da implantação subcutânea em ratos dos compósitos mostraram que eles são biocompatíveis, que promovem neovascularização capilar e que há uma forte interação tecido/biomaterial, independente da adição de T. A associação da testosterona ao compósito estimula positivamente as células ósseas, aumentando a viabilidade e a proliferação, a produção de matriz extracelular e a mineralização; sendo, o compósito PLGA/PCL/BCP/T um biomaterial promissor na engenharia de tecido ósseo.
Abstract: Testosterone is a natural androgen hormone, which plays a key role in maintaining bone mass and it was suggested that it has a topical activity in the bone tissue formation. The calcium phosphate ceramic/polymer composite are promising materials in bone tissue engineering, because it combines the bioactivity of bioceramics with the flexibility of the polymers. The aim of this research was to characterize the testosterone (T) incorporation to the composite of poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA), polycaprolactone (PCL) and biphasic calcium phosphate (BCP) and to evaluate the cellular response and biocompatibility in vitro and in vivo. The PLGA/PCL/BCP/T and PLGA/PCL/BCP composites were prepared and characterized by thermal analysis and SEM-EDS. The results of the thermal analysis showed that the testosterone incorporation to the composite modified the profile of thermal degradation of the PLGA/PCL/BCP composite. The morphology and the surface composition of the composites determined by SEM and EDS, respectively, showed a porous structure homogeneously distributed and prevalence of calcium and phosphate in the composition. In vitro bioactivity test has shown that after 21 days in SBF was greater the exposure of the pores and increased intensity of the peaks of calcium and phosphate, featuring a layer similar to hydroxyapatite. Primary culture osteoblasts derived from neonatal Wistar rat calvaria were grown with the composites and after 7, 14 and 21 days, in vitro assays were performed to evaluate the biological activity and cytotoxicity increased significantly (P < 0.05), the viability and proliferation of osteoblasts with respect to the composite without hormone. The alkaline phosphatase activity, the collagen production by 14 days and the concentration of osteocalcin in osteoblasts cultures seeded with the PLGA/PCL/BCP/T composite were significantly higher (P < 0.05) compared to cultures with the composite without testosterone. As well as, the matrix mineralization process in the group of composite with T was accelerated, featuring mineralization nodules from seven days. The concentration of osteoprotegerin and nitric oxide in the cultures supernatants were not influenced by the addition of hormone to the PLGA/PCL/BCP composite. The results of subcutaneous implantation in rats of the composites showed that they are biocompatible, that promote neovascularization and there was a strong tissue/biomaterial interaction, regardless of the T addition. The association of testosterone to the composite stimulates bone cells positively increasing the viability and proliferation, the extracellular matrix production and mineralization. Therefore, the PLGA/PCL/BCP/T composite is a promising biomaterial for bone tissue engineering.
Subject: Osteoblastos
Ossos Regeneração
Compósitos poliméricos
Materiais biocompatíveis
Regeneração óssea
Polímeros
Testosterona
Biocompatibilidade
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/ODON-9NKMUR
Issue Date: 31-Jul-2014
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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