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May 10, 2023

Modificação da superfície de nanofibras de policaprolactona por meio de hidrólise e aminólise: um estudo comparativo sobre características estruturais, propriedades mecânicas e desempenho celular

Relatórios Científicos volume 13,

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 9434 (2023) Citar este artigo

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Hidrólise e aminólise são dois principais métodos químicos comumente usados ​​para modificação de superfície de andaimes de engenharia de tecidos hidrofóbicos. O tipo de reagente químico juntamente com a concentração e o tempo de tratamento são os principais fatores que determinam os efeitos desses métodos nos biomateriais. No presente estudo, nanofibras de poli (ℇ-caprolactona) (PCL) eletrofiadas foram modificadas por hidrólise e aminólise. As soluções químicas aplicadas para hidrólise e aminólise foram NaOH (0,5–2 M) e hexametilenodiamina/isopropanol (HMD/IPA, 0,5–2 M) correspondentemente. Três pontos de tempo de incubação distintos foram predeterminados para os tratamentos de hidrólise e aminólise. De acordo com os resultados da microscopia eletrônica de varredura, as alterações morfológicas surgiram apenas nas maiores concentrações de solução de hidrólise (1 M e 2 M) e na duração prolongada do tratamento (6 e 12 h). Em contraste, os tratamentos de aminólise induziram pequenas mudanças nas características morfológicas das nanofibras de PCL eletrofiadas. Embora a hidrofilicidade da superfície das nanofibras de PCL tenha melhorado visivelmente através de ambos os métodos, a influência resultante da hidrólise foi comparativamente mais considerável. Como tendência geral, tanto a hidrólise quanto a aminólise resultaram em um declínio moderado no desempenho mecânico das amostras de PCL. A análise de espectroscopia de energia dispersiva indicou alterações elementares após os tratamentos de hidrólise e aminólise. No entanto, os resultados de difração de raios X, análise termogravimétrica e espectroscopia de infravermelho não mostraram alterações perceptíveis após os tratamentos. As células fibroblásticas estavam bem espalhadas e exibiam uma forma fusiforme em ambos os grupos tratados. Além disso, de acordo com o ensaio de brometo de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazólio (MTT), os procedimentos de tratamento de superfície melhoraram as propriedades proliferativas das nanofibras de PCL. Essas descobertas representam que as amostras nanofibrosas de PCL modificadas por tratamentos de hidrólise e aminólise podem ser consideradas como candidatos potencialmente favoráveis ​​para aplicações de engenharia de tecidos.

A engenharia de tecidos é uma abordagem interdisciplinar que visa melhorar o reparo e/ou regeneração de tecidos lesionados, aplicando uma combinação de scaffolds, células e agentes físico-químicos e bioquímicos adequados. Entre esses fatores, scaffolds desempenham um papel crucial no processo de regeneração, fornecendo um substrato potencialmente adequado para as células aderirem, proliferarem, diferenciarem, migrarem e eliciarem as funções desejadas1,2.

O surgimento de nanomateriais revolucionou as abordagens de engenharia de tecidos por meio de suas capacidades inerentes para o desenvolvimento de scaffolds mais desejáveis. As nanoestruturas são materiais inovadores com características precisamente adaptadas que são aplicáveis ​​como andaimes e veículos de entrega de drogas em aplicações de engenharia de tecidos. Nos últimos anos, uma ampla gama de nanoestruturas foi desenvolvida e avaliada para aplicações em engenharia de tecidos3,4,5. Entre elas, as nanofibras eletrofiadas têm sido notadas de forma inédita devido a algumas propriedades únicas, como alta relação superfície-volume, mimetismo da matriz extracelular nativa (ECM) e potencial de serem fabricadas a partir de uma ampla gama de materiais naturais, sintéticos e polímeros semissintéticos em diferentes geometrias, morfologias e arquiteturas6,7,8,9. Além disso, são capazes de serem carregados, incorporados e funcionalizados por fármacos e uma grande variedade de agentes terapêuticos durante ou após o processo de fabricação10,11,12,13,14.

Os andaimes nanofibrosos adquiridos das fontes de polímeros naturais mostraram biocompatibilidade promissora, taxa de biodegradação rápida e interações favoráveis ​​com as células. No entanto, essas estruturas geralmente sofrem com a variação de lote para lote do polímero de origem, bem como propriedades mecânicas ruins do andaime resultante15,16. Alternativamente, nanofibras de alguns polímeros sintéticos (poliésteres), como ácido poliglicólico (PGA), ácido polilático (PLA) e poli(ε-caprolactona) (PCL) podem ser candidatos benéficos para fins de engenharia de tecidos. Por exemplo, as nanofibras obtidas de PCL, como um poliéster linear semicristalino, têm um grande potencial para representar desempenho mecânico desejável juntamente com a biocompatibilidade adequada e comportamento de biodegradação17,18.