Obtenção e caracterização de membranas bicamadas de biocompósitos de PLGA e fosfatos de cálcio para aplicação em regeneração guiada de ossos e tecidos

Abstract

Perdas dentais nas quais não é realizada a terapia do implante comumente resultam em reabsorção óssea, o que leva à formação de um defeito ósseo. Nesses casos, as membranas para regeneração guiada representam um importante recurso, pois auxiliam na devolução do volume ósseo anatômico e de um resultado esteticamente agradável, buscando também impedir que fibroblastos proliferem para dentro da região do defeito ósseo em detrimento dos osteoblastos, uma vez que esses últimos se proliferam mais lentamente. Dentro desse contexto, membranas eletrofiadas têm sido o foco de muitos estudos por mimetizarem bem a matriz extracelular óssea, porém as mesmas não apresentam resistência mecânica suficiente para não colapsarem em uso para dentro do defeito ósseo. Uma alternativa para contornar essa limitação A solução dessa desvantagem é a o intuito da obtençãofabricação de uma membrana bicamada (uma camada densa e outra porosa eletrofiada). Dentre os materiais, composta dedestaca-se o PLGA (poli(ácido lático-co-ácido glicólico)) por ser um, polímero biodegradável e com propriedades muito versáteis. A adição de fosfatos de cálcio a esse polímero é essencial para a neutralização de produtos ácidos oriundos da degradação do mesmo e para o aumento da bioatividade e osteocondução. Com base neste contexto, oO presente estudo visa então, desenvolver membranas bicamadas, com uma camada densa composta de PLGA:HAp (hidroxiapatita) na proporção de 95:05 (% em peso) e uma camada eletrofiada de PLGA com HAp:ß-TCP (ß-fosfato tricálcico) nas proporções de 60:40, 70:30 e 85:15, caracterizando-as e correlacionando suas estruturas e propriedades. Para tal, a membrana densa foi obtida pelo processo de inversão de fase e o processo de eletrofiação foi realizado, posteriormente, sobre a mesma resultando em uma membrana bicamada. Os resultados mostraram que as membranas não apresentam potencial citotóxico e que as mesmas têm módulo de armazenamento (E?) estável constante até uma temperatura de aproximadamente 554,6 ?C. Houve um aumento de 128,4% do E? para a membrana bicamada em relação à membrana densa e de 52,9% em relação à membrana eletrofiada, o que indica a melhor capacidade da membrana bicamada em armazenar energia e demonstra a boa adesão alcançada na interface entre as camadas. A adição à camada eletrofiada de HAp:ß-TCP na proporção de 70:30 resultou no melhor módulo de armazenamento (131,90 MPa) entre todos os grupos avaliados. Não houve diferença significativa de atividade metabólica entre membranas sem e com fosfatos de cálcio, porém, morfologicamente, as membranas com fosfatos de cálcio apresentaram células mais espalhadas, maiores e que migraram muito mais para o interior das membranas. Em termos de atividade metabólica, a adição à camada eletrofiada de HAp:ß-TCP na proporção de 60:40 teve a melhor resposta. Esses resultados indicam o potencial mecânico e biológico das membranas bicamadas na regeneração guiada óssea, contribuindo para a devolução do volume ósseo anatômico e do bem-estar do paciente.<br>

Abstract : Dental losses in which implant therapy is not performed usually result in bone resorption, which leads to a bone defect formation. On such cases, membranes for guided regeneration represent an important resource, since they aid in the reconstruction of the anatomical bone volume and an aesthetically pleasing result, also preventing fibroblasts from proliferating into the region of the bone defect in detriment of the osteoblasts, since the latter proliferate more slowly. In this context, electrospun membranes have been the focus of many studies, once they mimic the extracellular bone matrix, but they lack enough mechanical resistance to avoid collapsing into the bone defect. One alternative to overcome this limitation is the fabrication of a bilayer membrane (one dense and one porous electrospun layer). Among the materials, PLGA (poly(lactic-co-glycolic acid)) stands out as a biodegradable polymer with versatile properties. The addition of calcium phosphates to this polymer is essential for the neutralization of acidic products resulting from the degradation of PLGA and for increased bioactivity and osteoconduction. Based on this context, the present study aims to develop membranes with a dense layer composed of PLGA: HAp (hydroxyapatite) in the proportion of 95:05 (% wt.) and an electrospun layer of PLGA with HAp: ß-TCP (ß-tricalcium phosphate) in the proportions of 60:40, 70:30 and 85:15, evaluating its applicability in guided bone regeneration. For this, the dense layer of the membranes was obtained through phase inversion process and the electrospinning process was performed, afterwards, over this dense membrane resulting on a bilayer membrane. The results showed that the membranes have no cytotoxic potential and that they have a constant storage modulus (E?) up to a temperature of 55 ?C. There was a 128.4% increase of E' for the bilayer membrane in relation to the dense membrane and an increase of 52.9% in relation to the electrospun membrane, which indicates a better capacity of the bilayer membrane to store energy and demonstrates the good adhesion achieved at the interface between layers. The addition of HAp: ß-TCP at the ratio of 70:30 to the electrospun layer resulted in the best storage modulus (131.90 MPa) among all groups evaluated. There was no significative difference between membranes with and without calcium phosphates however, morphologically, membranes with calcium phosphates showed more scattered, larger cells that migrated much more into the membranes. In terms of metabolic activity, the addition of HAp: ß-TCP in the ratio of 60:40 to the electrospun layer had the best biological response. These results indicate the mechanical and biological potential of bilayer membranes in guided bone regeneration, contributing to the reconstruction of the anatomical bone volume and the patient's well-being.