Publicação
Silica based bioactive micro-supports for individual cells in bottom-up regenerative medicine strategies
| Resumo: | Estruturas micrométricas que combinam biomateriais e células foram propostas para produção de tecidos: (i) in vitro, através de montagem direta ou bioimpressão ou (ii) in vivo, através de injeção. Nesta tese desenvolvemos novas metodologias para a produção de unidades à microescala para suporte celular. Inicialmente produzimos suportes micrométricos à base de sílica através de um protocolo inovador no qual foi potenciada a formação de um revestimento parcial na superfície de células. Estas células híbridas exibiram maior sobrevivência em suspensão e oferecem proteção durante a injeção. Avaliamos também o impacto da encapsulação de células e células híbridas em géis coloidais de gelatina que apresentam propriedades apropriadas para aplicações de bioimpressão e injeção. Uma estratégia alternativa à modificação da superfície celular foi explorada usando superfícies padronizadas superhidrofóbicas e baseada em química de sol-gel para a produção de micropartículas de sílica quasi- 2D com geometria e tamanho definido. A capacidade de produzir micropartículas com elevada área de superfície permite fornecer às células uma maior área de superfície para adesão e proliferação celular. Para melhorar a produção de micropartículas semelhantes, projetamos uma nova plataforma impressa em 3D para produzir micropartículas finas que podem permitir a modulação das propriedades do material e rentabilizar a sua produção. Através desta nova plataforma, para além de micropartículas de sílica, produzimos também membranas finas de quitosano e demostramos seu potencial como transportador de células à microescala. O quitosano possui propriedades antimicrobianas intrínsecas que são benéficas para aplicações biomédicas. Reportamos ainda um efeito inesperado nas membranas de quitosano que sofreram um tratamento prévio, que despoletou um aumento da sua atividade contra Staphylococcus aureus. A incorporação de materiais inorgânicos e orgânicos permite a combinação sinergética das propriedades dos materiais. Assim, desenvolvemos uma nova metodologia para produzir microagulhas híbridas que devido à sua geometria fornecem uma maior área para adesão celular para uma quantidade mínima de material. Além disso, estes materiais foram também funcionalizados com magnetite para melhorar o controlo em aplicações de entrega de células. O trabalho desenvolvido nesta tese resultou em diferentes metodologias e protocolos para produzir materiais minimalistas para suporte de células. O potencial das propriedades dos materiais na modulação celular requer o desenvolvimento de métodos e técnicas de produção mais inovadores e de baixo custo para aplicações, especialmente em estratégias “bottom-up”. |
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| Autores principais: | Maciel, Marta Maria da Silva |
| Assunto: | Engenharia da superfície celular Estratégias de “bottom-up” Materiais inorgânicos Micropartículas Cell surface engineering Microparticles Inorganic materials Bottom-up approaches |
| Ano: | 2023 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | tese de doutoramento |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | Estruturas micrométricas que combinam biomateriais e células foram propostas para produção de tecidos: (i) in vitro, através de montagem direta ou bioimpressão ou (ii) in vivo, através de injeção. Nesta tese desenvolvemos novas metodologias para a produção de unidades à microescala para suporte celular. Inicialmente produzimos suportes micrométricos à base de sílica através de um protocolo inovador no qual foi potenciada a formação de um revestimento parcial na superfície de células. Estas células híbridas exibiram maior sobrevivência em suspensão e oferecem proteção durante a injeção. Avaliamos também o impacto da encapsulação de células e células híbridas em géis coloidais de gelatina que apresentam propriedades apropriadas para aplicações de bioimpressão e injeção. Uma estratégia alternativa à modificação da superfície celular foi explorada usando superfícies padronizadas superhidrofóbicas e baseada em química de sol-gel para a produção de micropartículas de sílica quasi- 2D com geometria e tamanho definido. A capacidade de produzir micropartículas com elevada área de superfície permite fornecer às células uma maior área de superfície para adesão e proliferação celular. Para melhorar a produção de micropartículas semelhantes, projetamos uma nova plataforma impressa em 3D para produzir micropartículas finas que podem permitir a modulação das propriedades do material e rentabilizar a sua produção. Através desta nova plataforma, para além de micropartículas de sílica, produzimos também membranas finas de quitosano e demostramos seu potencial como transportador de células à microescala. O quitosano possui propriedades antimicrobianas intrínsecas que são benéficas para aplicações biomédicas. Reportamos ainda um efeito inesperado nas membranas de quitosano que sofreram um tratamento prévio, que despoletou um aumento da sua atividade contra Staphylococcus aureus. A incorporação de materiais inorgânicos e orgânicos permite a combinação sinergética das propriedades dos materiais. Assim, desenvolvemos uma nova metodologia para produzir microagulhas híbridas que devido à sua geometria fornecem uma maior área para adesão celular para uma quantidade mínima de material. Além disso, estes materiais foram também funcionalizados com magnetite para melhorar o controlo em aplicações de entrega de células. O trabalho desenvolvido nesta tese resultou em diferentes metodologias e protocolos para produzir materiais minimalistas para suporte de células. O potencial das propriedades dos materiais na modulação celular requer o desenvolvimento de métodos e técnicas de produção mais inovadores e de baixo custo para aplicações, especialmente em estratégias “bottom-up”. |
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