Preparação de scaffolds de poliuretano a partir de técnicas de lixiviação e CO2 supercrítico

Abstract

A engenharia de tecidos tem adotado diferentes estratégias que possam mimetizar cada vez mais a regeneração de tecidos em condições ex-vivo. Uma das estratégias consiste no desenvolvimento de estruturas porosas tridimensionais (scaffolds), que servem como suporte para a fixação de células, permitindo a sua adesão, proliferação e produção de matriz extracelular, o que leva à formação de novo tecido. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo a síntese de um biopoliuretano (PU) a partir de um policarbonato diol (PC) e do 4,4- diciclohexilmetileno diisocianato (H12MDI), e sua utilização na preparação de scaffolds utilizando as técnicas de lixiviação (scaffold PU_L) e de inversão de fase em meio de CO2 supercrítico (scaffold PU_S) (scCO2). O PU sintetizado é amorfo e apresentou massa molar ponderal média de 200000 g/mol, massa molar numérica média de 115000 g/mol e índice de polidispersividade de 1.9. Os scaffolds preparados por ambas técnicas apresentaram caráter hidrofílico, superfícies com rugosidade e porosidade e poros interconectados internamente. Para o PU_L a distribuição do tamanho de poros foi de 19 - 200 µm com uma dispersão heterogênea e aleatória, enquanto para o PU_S a dispersão do tamanho de poros ficou entre 9 – 150 µm apresentando duas regiões distintas de tamanhos de poros (uma com tamanho médio de 9 – 48 µm e outra com tamanho médio de 101 – 151 µm). O comportamento mecânico de ambos scaffolds, em diferentes condições (secos e úmidos), mostrou-se típico de um material elastomérico. Os scaffolds não apresentaram citotoxidade em ensaios in vitro com células fibroblásticas e, as células apresentaram uma atividade mitocondrial maior que 70%. Os resultados dos ensaios in vitro, juntamente com as propriedades mecânicas, sugerem que os scaffolds apresentam potencial para aplicações em engenharia de tecidos, em situações preferencialmente ex-vivo, como suportes temporários de células.

Tissue engineering has adopted different strategies that can increasingly mimic tissue regeneration in ex vivo conditions. One of the main trends is the development of three-dimensional porous structures (scaffolds), that serve as support for cell attachment, allowing their adhesion, proliferation and extracellular matrix production, which leads to the formation of new tissue. This work aimed to synthesize biopolyurethane (PU) from a polycarbonate diol (PC) and 4,4- dicyclohexylmethylene diisocyanate (H12MDI), and to evaluate its use in the preparation of scaffolds using leaching techniques (PU_L) and phase inversion in supercritical CO2 medium (PU_S) (scCO2). The synthesized PU is amorphous and presented weight average molar mass of 200000 g/mol, numerical average molar mass of115000 g/mol and polydispersity index of 1.9. The scaffolds prepared by both techniques has hydrophilic character, surfaces with roughness and porosity and internally interconnected pores. For PU_L the pore size distribution was of 19 - 200 µm with a heterogeneous and random dispersion, while for PU_S the pore size dispersion was between 9 - 150 µm presenting two distinct pore size regions (one with size between 9 - 48 µm and one with size between 101 - 151 µm). Both scaffolds under different conditions (dry and wet) showed typical mechanical behavior of an elastomeric material. The scaffoldd showed no cytotoxicity in vitro assay with fibroblastic cells and, the cells presented mitochondrial activity greater than 70%. The results of in vitro assays combined with mechanical properties suggest that scaffolding has potential for tissue engineering applications in preferably ex vivo situations as temporary cell support.