Hidrogéis à base de colágeno funcionalizados para aplicações em engenharia de tecidos e bioimpressão

• Ano de defesa: 2026
• Autor(a) principal: Brand, Luiza Meurer
• Orientador(a): Lamers, Marcelo Lazzaron
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Engenharia tecidual; Hidrogéis; Colágeno; Bioimpressão; Materiais biocompatíveis
• Palavras-chave em Inglês: Tissue engineering; Hydrogels; Collagen; 3D bioprinting; Biomaterials
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/312788

A engenharia de tecidos tem avançado significativamente a partir do desenvolvimento de biomateriais capazes de mimetizar a matriz extracelular e modular de forma controlada o comportamento celular. Nesse contexto, hidrogéis à base de colágeno destacam-se pela elevada biocompatibilidade e bioatividade, embora apresentem limitações relacionadas à estabilidade mecânica, reologia e processabilidade. Assim, esta tese teve como objetivo desenvolver e caracterizar hidrogéis biomiméticos à base de colágeno funcionalizados, avaliando suas propriedades reológicas, estruturais e biológicas, bem como sua aplicabilidade em modelos tridimensionais (3D) e em estratégias de bioimpressão 3D. Inicialmente, foi realizada uma revisão integrativa da literatura, analisando sistemas baseados em colágeno, quitosana e hidroxiapatita aplicados à engenharia de tecidos e bioimpressão. Essa etapa evidenciou que a combinação desses materiais permite explorar efeitos sinérgicos, nos quais o colágeno favorece a adesão e sinalização celular, a quitosana contribui para estabilidade estrutural e atividade antimicrobiana, e a hidroxiapatita promove osteocondução e reforço mecânico, especialmente em aplicações voltadas a tecidos mineralizados. Na etapa experimental, foram desenvolvidas formulações de hidrogéis de colágeno funcionalizados com quitosana e hidroxiapatita, visando a modulação de suas propriedades físico-químicas e biológicas. As formulações demonstraram melhora na estabilidade e na resposta viscoelástica em comparação ao colágeno isolado. Em modelos celulares 3D, os hidrogéis funcionalizados apresentaram adequada biocompatibilidade, sustentando viabilidade celular, morfologia compatível com o microambiente 3D e maior organização celular, além de favorecerem a migração e a remodelação da matriz. Adicionalmente, foi avaliada a aplicabilidade dessas formulações como biotintas para bioimpressão 3D. Os hidrogéis funcionalizados apresentaram extrudabilidade adequada e preservação das propriedades viscoelásticas, mantendo elevada viabilidade celular após o processo de impressão. Por fim, nanotubos de titanato funcionalizados com prata foram avaliados em ambiente 2D quanto à resposta celular e à atividade antimicrobiana. Os resultados indicaram que esses nanomateriais apresentam ação antimicrobiana eficaz, associada à manutenção da compatibilidade celular em concentrações baixas, configurando uma estratégia promissora para incorporação em matrizes biomiméticas com propriedades antibacterianas integradas. Em conjunto, os achados desta tese demonstram que a funcionalização de hidrogéis à base de colágeno constitui uma abordagem eficiente para o desenvolvimento de matrizes 3D biomiméticas, com propriedades ajustáveis e compatíveis com aplicações em engenharia de tecidos e bioimpressão, contribuindo para o avanço de estratégias translacionais na odontologia e na medicina regenerativa.