Efeitos osteogênicos e imunomodulatórios de scaffolds compósitos de PCL com pequenas concentrações de grafeno na regeneração óssea

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Gregorio, Julia Eduarda Schneider
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Scaffolds; Bone regeneration; Grafeno; Graphene; Medicina regenerativa; Policaprolactona; Polycaprolactone; Regeneração óssea; Regenerative medicine
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17138/tde-08092025-144023/

Em casos de extensa perda óssea, como traumas e ressecção de tumores, as estratégias clínicas de regeneração atuais não são completamente eficazes. Os scaffolds oferecem uma alternativa promissora para a regeneração óssea. A policaprolactona (PCL) é um polímero biocompatível, amplamente utilizada em dispositivos biomédicos, mas carece de atividade biológica. A adição de grafeno (G) visa melhorar as propriedades biológicas, físicas e mecânicas, visto que este material é capaz de estimular a atividade das células ósseas. O presente estudo teve como objetivo avaliar a resposta osteogênica e inflamatória do uso de scaffolds de PCL/G em modelo de defeito ósseo crítico na calvária de ratos. Foram utilizados 48 ratos Wistar, aprovado pelo Comitê de Ética em Uso de Animais (CEUA) do Centro Universitário da Fundação Hermínio Ometto (parecer 007/2023), divididos em quatro grupos de acordo com os biomateriais utilizados: PCL (controle), G1, G3 e G5, com concentrações de grafeno de 0%, 1%, 3% e 5% de peso, respectivamente. Os animais foram submetidos a um procedimento cirúrgico para a criação de um defeito ósseo crítico de 24mm², seguido pelo implante dos scaffolds no local da lesão. Após 30 e 60 dias, os animais foram eutanasiados e amostras da região do implante foram coletadas para análise histomorfométrica (tecido conjuntivo, osteóide e mineralizado) e molecular por RT-qPCR (expressão relativa de genes relacionados a osteogênese e a inflamação). Após 30 dias, o grupo G1 apresentou maior desempenho para a regeneração óssea, com formação de tecido mineralizado aproximadamente 40% maior em relação ao PCL, e expressão relativa de Runx-2 cerca de 0,5 vezes maior que o controle. Quanto aos marcadores inflamatórios, em 30 dias, o grupo G3 apresentou expressão relativa de Il-1β cerca de 4 vezes maior, enquanto que os grupos G1 e G5 tiveram expressão 2 vezes menor, comparados ao PCL. Em 60 dias, os grupos de scaffolds contendo grafeno apresentaram maior formação de tecido mineralizado e maior expressão de marcadores osteogênicos (Bmp-2, Sost, Spp1), principalmente G1 e G5, em comparação ao grupo controle. O grupo G5, em 60 dias, apresentou maior expressão relativa de marcadores inflamatórios quando comparado ao PCL. Todos os scaffolds contendo grafeno apresentaram maior formação de tecido mineralizado em comparação ao controle durante o período experimental. No entanto, os efeitos osteogênicos foram mais evidentes nos scaffolds com 1% de grafeno em ambos os períodos, e nos scaffolds com 5% de grafeno apenas em 60 dias. Quanto aos efeitos imunomodulatórios, os scaffolds com 1% de grafeno mantiveram um perfil pró-regenerativo nos dois períodos avaliados, enquanto os scaffolds com 5% demonstraram uma inflamação tardia aos 60 dias. Esses resultados indicam que a adição de grafeno tem efeitos tanto osteogênicos quanto imunomodulatórios, sendo a concentração de 1% a mais eficaz no reparo ósseo a curto prazo.