A novel 3D bone-mimetic scaffold composed of collagen/MTA/MWCNT modulates cell migration and osteogenesis
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Artigo de periódico
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Um novo andaime 3D mimético ósseo composto de colágeno/MTA/MWCNT modula a migração celular e a osteogênese
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Resumo
Aims
This study characterized a three-dimensional (3D) biocomposite scaffolds produced using type I collagen, mineral trioxide aggregate (MTA) and multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) to be used in bone tissue regeneration.
Main methods
The scaffolds were analyzed via scanning (SEM) and transmission (TEM) electron microscopy, as well as the viability and migration of osteoblasts and mineralization of the scaffolds.
Key findings
SEM and TEM analyses showed that MTA and MWCNT were distributed as both large agglomerates entrapped within the collagen network and as smaller accumulations or individual molecules dispersed throughout the scaffold. Ultrastructural analysis revealed that osteoblastic MC3T3-E1 cells grown in the biocomposite endocytosed MWCNT, which were localized in the cytoplasm and in vesicles. Analysis of cells grown in the 3D scaffolds demonstrated that > 95% of the cells remained viable in all tested combinations and concentrations of the biocomposite. MC3T3-E1 osteoblasts migrated into scaffolds formed with concentrations of type I collagen between 1.75 and 3.0 mg/mL. Cells displayed increased migration into scaffolds formed with collagen and a range of low to high concentrations of MTA. In contrast, the presence of MWCNT in the biocomposite had a slight negative effect on migration. Collagen gels containing specific concentrations of MTA, or MWCNT, or combinations of MTA/MWCNT, caused an increase in mineralization of scaffolds.
Significance
Scaffolds composed of defined concentrations of type I collagen, MTA and MWCNT are biocompatible, promote migration and mineralization of osteoblasts, and hence may be useful as bone tissue mimetics.
Abstract
Mira
Este estudo caracterizou scaffolds tridimensionais (3D) biocompósitos produzidos com colágeno tipo I, agregado trióxido mineral (MTA) e nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT) para serem utilizados na regeneração do tecido ósseo.
Principais métodos
Os scaffolds foram analisados por microscopia eletrônica de varredura (SEM) e de transmissão (TEM), assim como a viabilidade e migração de osteoblastos e mineralização dos scaffolds.
Principais conclusões
As análises SEM e TEM mostraram que o MTA e o MWCNT foram distribuídos como grandes aglomerados aprisionados na rede de colágeno e como acumulações menores ou moléculas individuais dispersas por todo o andaime. A análise ultraestrutural revelou que células osteoblásticas MC3T3-E1 cresceram no biocompósito endocitado MWCNT, que estavam localizadas no citoplasma e em vesículas. A análise das células cultivadas nos scaffolds 3D demonstrou que > 95% das células permaneceram viáveis em todas as combinações e concentrações testadas do biocompósito. Os osteoblastos MC3T3-E1 migraram para scaffolds formados com concentrações de colágeno tipo I entre 1,75 e 3,0 mg/mL. As células exibiram maior migração para scaffolds formados com colágeno e uma faixa de baixas a altas concentrações de MTA. Em contraste, a presença de MWCNT no biocompósito teve um leve efeito negativo na migração. Géis de colágeno contendo concentrações específicas de MTA, ou MWCNT, ou combinações de MTA/MWCNT, causaram um aumento na mineralização dos scaffolds.
Significado
Os scaffolds compostos por concentrações definidas de colágeno tipo I, MTA e MWCNT são biocompatíveis, promovem a migração e mineralização dos osteoblastos e, portanto, podem ser úteis como miméticos do tecido ósseo.
Assunto
Engenharia de Tecidos, Colágeno, Osso, Agregado de Trióxido Mineral, Nanotubos de Carbono
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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0024320516304659?via%3Dihub