Análise da interação entre células-tronco e células endoteliais progenitoras em arcabouços de Poli (Ácido Lático) (PLA) para aplicações na engenharia de tecidos

Abstract

A engenharia de tecidos é um ramo da medicina regenerativa e uma das suas abordagens se baseia no uso de biomateriais que podem ser combinados com células e outras moléculas bioativas para regenerar tecidos. Diferentes tipos celulares podem ser usados para estas aplicações, tais como células progenitoras e células-tronco. Os arcabouços de biomateriais podem ser maciços ou porosos e são utilizados para reproduzir a matriz extracelular, agindo como substrato e apoio físico para as células. Para escolher o material ideal é necessário considerar sua biocompatibilidade, biodegradabilidade e a presença de propriedades semelhantes às do tecido biológico. A quantidade, o tamanho, a interconectividade dos poros e a composição e topografia da superfície dos arcabouços também podem influenciar a resposta celular. A fim de entender como biomateriais e estruturas tridimensionais podem afetar o comportamento celular em cultivo, neste trabalho foram utilizados diferentes arcabouços de poli(ácido lático) (PLA) combinados com células-tronco mesenquimais (CTMs) e células CD133+ expandidas. As CTMs foram obtidas a partir de tecido adiposo humano e representam uma fonte de células ideal para uso na engenharia de tecidos devido a sua baixa imunogenicidade, sua atividade parácrina e sua capacidade de diferenciação. As células CD133+ expandidas foram derivadas do sangue de cordão umbilical humano e representam uma fonte de células endoteliais com capacidade angiogênica. Os arcabouços foram fabricados utilizando-se uma impressora 3D comercial. Foram prototipados dois modelos cúbicos com dimensões de 10 mm x 10 mm x 3 mm (LxCxA) com dois tamanhos de poros diferentes (1,27 ± 0,059 mm e 0,700 ± 0,023 mm) e também um modelo circular de diâmetro de 3 cm e sem poros. A análise por microscopia óptica e eletrônica demonstrou que os dois tipos celulares aderiram aos três modelos de arcabouços mantendo suas morfologias características. Por citometria de fluxo foram avaliados o ciclo celular, a atividade proliferativa e o perfil imunofenotípico das células. Em comparação a um cultivo 2D, a porcentagem de CTMs em G2 nos arcabouços porosos aumentou, enquanto a população de células CD133+ expandidas apresentou um atraso na evolução do ciclo com mais células na fase G1. Porém, no arcabouço não poroso, as CTMs não apresentaram alterações de ciclo celular e as células CD133+ expandidas tiveram apenas um aumento percentual em G2, sugerindo que o biomaterial em si não foi responsável por estimular a proliferação celular. As CTMs mantiveram seu perfil imunofenotípico indiferenciado, mas as células CD133+ expandidas apresentaram uma queda significativa do fator de von Willebrand (vWF). Essa variação não só afetou o potencial angiogênico dessas células, mas também a rede de vasos formada pelas células que mostrou-se menos complexa. Esses resultados indicam que a estrutura tridimensional e o biomaterial dos arcabouços afetaram de maneira distinta o comportamento dos dois tipos celulares avaliados e ressaltam a importância de se estudar como as células respondem a esses modelos de cultivo ao considerarmos o uso de células associadas a arcabouços de biomateriais para a engenharia de tecidos.