Publicação
Development of an electromechanical stimuli system to regenerate knee cartilage
| Resumo: | A cartilagem articular desempenha um papel crucial no suporte e na transmissão de carga mecânica, além de atuar na absorção de choques durante os impactos nas articulações. Em caso de lesão, a regeneração da cartilagem torna-se extremamente difícil devido à ausência de terminações nervosas e vasos sanguíneos, bem como à limitada capacidade de proliferação dos condrócitos, as únicas células presentes nesse tecido. Atualmente, os tratamentos disponíveis não revertem a degeneração da cartilagem articular, aumentando o impacto negativo na qualidade de vida das pessoas. Desta forma, a regeneração da cartilagem articular continua a ser um desafio na área ortopédica, levando os investigadores e clínicos a procurar novas soluções para restaurar o dano na cartilagem. Neste sentido, esta trabalho de doutoramento investiga os efeitos da estimulação por ultrassons (US) e fotobiomodulação (PBM) na atividade biológica dos condrócitos como uma abordagem não-invasiva para a regeneração da cartilagem articular. O sistema de estimulação eletromecânica foi desenvolvido, compreendendo transdutores piezoelétricos e díodos emissores de luz para estimular os condrócitos com US e PBM, respetivamente. Para os US, foram testadas frequências centrais entre os 0.45 MHz e os 2.00 MHz e intensidades de 30 mW/cm2 a 250 mW/cm2. Para a PBM, foram investigados comprimentos de onda entre os 600 nm e os 940 nm e intensidades entre 4 e 17 mW/cm2. Ambos os estímulos foram aplicados em modo contínuo e pulsado com uma frequência de pulso de 1 Hz, diariamente ou dia sim, dia não. Os protocolos de estimulação de US e PBM mais promissores foram definidos de acordo com o aumento da atividade dos condrócitos para a síntese dos constituintes da cartilagem, nomeadamente colagénio do tipo II, aggrecan e glicosaminoglicanos. De seguida, o potencial dos US e PBM em reverter a degradação nos condrócitos, sozinhos ou combinados, foi avaliado através da estimulação dos condrócitos incubados com interleucina-1β para mimetizar a degeneração in vitro. Esta investigação contribui para o avanço do conhecimento sobre os efeitos da estimulação por US e PBM e a sua aplicação no tratamento de lesões articulares, abrindo novas direções para a regeneração da cartilagem articular. |
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| Autores principais: | Oliveira, Cátia Sofia Dias |
| Assunto: | Cartilagem articular Chondrócito Fotobiomodulação Regeneração Ultrassons terapêuticos Articular cartilage Chondrocyte Photobiomodulation Regeneration Therapeutic ultrasound |
| Ano: | 2025 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | tese de doutoramento |
| Tipo de acesso: | acesso embargado |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | A cartilagem articular desempenha um papel crucial no suporte e na transmissão de carga mecânica, além de atuar na absorção de choques durante os impactos nas articulações. Em caso de lesão, a regeneração da cartilagem torna-se extremamente difícil devido à ausência de terminações nervosas e vasos sanguíneos, bem como à limitada capacidade de proliferação dos condrócitos, as únicas células presentes nesse tecido. Atualmente, os tratamentos disponíveis não revertem a degeneração da cartilagem articular, aumentando o impacto negativo na qualidade de vida das pessoas. Desta forma, a regeneração da cartilagem articular continua a ser um desafio na área ortopédica, levando os investigadores e clínicos a procurar novas soluções para restaurar o dano na cartilagem. Neste sentido, esta trabalho de doutoramento investiga os efeitos da estimulação por ultrassons (US) e fotobiomodulação (PBM) na atividade biológica dos condrócitos como uma abordagem não-invasiva para a regeneração da cartilagem articular. O sistema de estimulação eletromecânica foi desenvolvido, compreendendo transdutores piezoelétricos e díodos emissores de luz para estimular os condrócitos com US e PBM, respetivamente. Para os US, foram testadas frequências centrais entre os 0.45 MHz e os 2.00 MHz e intensidades de 30 mW/cm2 a 250 mW/cm2. Para a PBM, foram investigados comprimentos de onda entre os 600 nm e os 940 nm e intensidades entre 4 e 17 mW/cm2. Ambos os estímulos foram aplicados em modo contínuo e pulsado com uma frequência de pulso de 1 Hz, diariamente ou dia sim, dia não. Os protocolos de estimulação de US e PBM mais promissores foram definidos de acordo com o aumento da atividade dos condrócitos para a síntese dos constituintes da cartilagem, nomeadamente colagénio do tipo II, aggrecan e glicosaminoglicanos. De seguida, o potencial dos US e PBM em reverter a degradação nos condrócitos, sozinhos ou combinados, foi avaliado através da estimulação dos condrócitos incubados com interleucina-1β para mimetizar a degeneração in vitro. Esta investigação contribui para o avanço do conhecimento sobre os efeitos da estimulação por US e PBM e a sua aplicação no tratamento de lesões articulares, abrindo novas direções para a regeneração da cartilagem articular. |
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