Multifunctional silk fibroin-based constructs for tissue engineering and regenerative medicine applications

Defeitos osteocondrais são dos maiores problemas em cirurgia ortopédica, afetando em simultâneo a cartilagem articular e o tecido ósseo subcondral adjacente. A reparação destes defeitos, envolve ações no osso, cartilagem e na interface que os une, sendo que diferentes abordagens em engenharia de tecidos e uso de biomateriais foram já propostas nesse sentido. Biomateriais porosos, à base de fibras, hidrogéis e estruturas em bicamada, foram já explorados para engenharia do tecido osteocondral (Capítulo 1), e apesar de não ser reconhecida a estratégia ideal para a reparação deste tecido, avanços significativos têm sido demonstrados em estudos pré-clínicos e clínicos (Capítulo 2). A fibroína da seda ( Silk Fibroin - SF) tem sido proposta em algumas estratégias envolvendo biomateriais para aplicações no osso, cartilagem ou tecido osteocondral, algumas descritas nesta tese (Capítulo 3). A elevada processabilidade da SF suscitou o interesse da sua aplicação neste trabalho. Através da tecnologia têxtil weft-knitting, foi possível produzir novas estruturas à base de SF capazes de serem modificadas superficialmente de acordo com a aplicação desejada (Capítulo 5). Estruturas de SF weft- knitted foram também utilizadas em combinação com um monofilamento de politereftalato de etileno (PET), para produzir biomateriais porosos com superior tridimensionalidade e semelhanças estruturais ao osso achatado (Capítulo 6). Um sistema de reticulação enzimática com base na enzima peroxidase ( Horseradish peroxidase - HRP) foi proposto para reticulação da SF, e em combinação com metodologias de salt-leaching e freeze-drying formar estruturas porosas para aplicações na cartilagem (Capítulo 7). Tendo em conta as propriedades estratificadas e hierárquicas do tecido osteocondral, estruturas em bicamada foram também desenvolvidas, envolvendo uma camada condral porosa de SF reticulada enzimaticamente e uma camada subcondral em que as mesmas estruturas foram incorporadas com partículas de β-tricálcio fosfato (β-TCP) dopadas com iões zinco e estrôncio (Capítulo 8). Hidrogéis de SF reticulados pela HRP foram também desenvolvidos com propriedades estruturais ajustáveis e capacidade de encapsulamento celular, propostos nesta tese para o estudo fundamental de modelos 3D com base em hidrogéis, na investigação do cancro (Capítulo 9). Em suma, os resultados obtidos demonstram a versatilidade das estratégias biomiméticas propostas, de modo a melhorar as propriedades dos biomateriais de SF para aplicações na engenharia do tecido ósseo, cartilagem e osteocondral, ou para aplicações na investigação do cancro como tecnologias 3D que mimetizem o microambiente tumoral in vitro.