Reverse engineering and rapid prototyping in intervertebral disc tissue engineering

Resumo

A degeneração do disco intervertebral é considerada a maior causa de dor lombar, que por sua vez tem um impacto socioeconómico mundial na ordem dos 70 mil milhões de euros por ano. A Engenharia de Tecidos é uma área de investigação que está a crescer exponencialmente e que tem o potencial de desenvolver novos tratamentos, livres de rejeição imunológica, uma vez que são utilizadas células do próprio paciente. No entanto, é possível aumentar esse potencial de compatibilidade com o paciente combinando Engenharia Reversa com Prototipagem Rápida. Com isto visa-se o desenvolvimento de uma estrutura biodegradável e compatível tanto imunologicamente com estruturalmente, que vai sendo progressivamente substituída por novo tecido até se alcançar uma regeneração definitiva do disco intervertebral. A prova-de-conceito preliminar desta estratégia terapêutica é reportada neste estudo através da utilização tanto de células, como a própria estrutura e morfologia, do disco intervertebral de coelho. A estrutura do anel fibroso foi replicada por Engenharia Reversa e Prototipagem Rápida em policaprolactona, enquanto que para servir como substituto do núcleo pulposo foram encapsuladas células num hidrogel de goma gelana metacrilada. A citotoxicidade, comportamento mecânico, morfologia superficial e porosidade da réplica do anel fibroso foram analisadas. Verificou-se que a porosidade é similar ao disco nativo e que o nível de biocompatibilidade está acima de 80%. As imagens de miscroscopia mostraram que as várias camadas da estrutura apresentam uma boa ligação após a solidificação do polímero. A adesão, proliferação e viabilidade celular na goma gelana metacrilada foram analisadas até 21 dias de cultura. Observou-se uma maior actividade metabólica nas células do núcleo pulposo do que na linha celular de fibroblastos, ambas encapsuladas em goma gelana metacrilada. Como trabalho futuro, pretende-se utilizar esta estratégia para tratar casos de degeneração do disco de uma forma efetiva em que o resultado final, após absorção da estrutura, é um disco intervertebral nativo biomecanicamente funcional.

Data do prémio	27 out. 2014
Idioma original	English
Instituição de premiação	Universidade Católica Portuguesa
Supervisor	Rui L. Reis (Supervisor) & Joaquim Miguel Oliveira (Co-Orientador)