Publicação
Secretome-loaded piezoelectric hydrogels as advanced biomaterials to modulate neuronal and glial activity
| Resumo: | A regeneração no sistema nervoso central (CNS) é um processo complexo de reparação ou substituição do tecido neural danificado após lesão. Ao contrário do sistema nervoso periférico, o CNS tem capacidade regenerativa limitada, com desafios significativos para a recuperação. Apesar dos obstáculos, estudos já efetuados identificaram mecanismos regenerativos e potenciais intervenções terapêuticas. As células estaminais mesenquimatosas (MSCs) têm sido apresentadas como uma abordagem terapêutica promissora para regeneração no CNS. Embora as MSCs tenham potencial para uso clínico, existem algumas limitações em relação à sua administração e segurança, bem como preocupações éticas. Por outro lado, o secretoma das MSCs, composto principalmente por fatores solúveis e vesículas, poderia servir como um substituto viável. Dado o potencial regenerativo do secretoma, têm-se desenvolvido abordagens terapêuticas inovadoras, nas quais os biomateriais têm emergido como sistemas promissores para sua a liberação no local da lesão de forma eficiente. Além disso, os biomateriais podem ser desenhados para terem propriedades específicas e interagir com células para otimizar o processo regenerativo. Os materiais piezoelétricos são uma classe promissora de materiais que podem gerar uma tensão elétrica em resposta a deformações mecânicas, influenciando de forma positiva os processos de regeneração. Desta forma, abordagens combinatórias com diferentes biomateriais e fatores biológicos como o secretoma têm emergido como sistemas promissores para terapias regenerativas. O objetivo principal desta tese consiste em desenvolver um biomaterial piezoelétrico na forma de hidrogel contendo o secretoma, e avaliar seu impacto nas populações neuronais e gliais, para avaliar o seu potencial regenerativo. Numa primeira abordagem, estabelecemos uma prova de conceito in vitro do efeito de filmes piezelétricos na promoção de diferenciação neuronal. Posteriormente, demonstrámos que microesferas magnetoelétricas afetam o crescimento e a diferenciação de neurónios, levam à ativação da microglia e melhoram a viabilidade celular após uma lesão in vitro induzida por ROS em culturas de medula espinhal. De seguida, ao incorporar essas microesferas em hidrogéis peptídicos contendo o secretoma, demonstrámos que o hidrogel recém-criado libertou o secretoma gradualmente, o que promoveu aumento da extensão das neurites e teve um efeito nas populações gliais. Em suma, este trabalho contribuiu para o desenvolvimento de novos sistemas de libertação de secretoma contendo materiais magnetoelétricos, que podem oferecer novos caminhos para abordagens terapêuticas focadas na regeneração do CNS. |
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| Autores principais: | Pinho, Tiffany Santos |
| Assunto: | Biomateriais Hidrogéis Magnetoelétricos Regeneração Secretoma Biomaterials Hydrogels Magnetoelectric Regeneration Scretome |
| Ano: | 2024 |
| 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: | A regeneração no sistema nervoso central (CNS) é um processo complexo de reparação ou substituição do tecido neural danificado após lesão. Ao contrário do sistema nervoso periférico, o CNS tem capacidade regenerativa limitada, com desafios significativos para a recuperação. Apesar dos obstáculos, estudos já efetuados identificaram mecanismos regenerativos e potenciais intervenções terapêuticas. As células estaminais mesenquimatosas (MSCs) têm sido apresentadas como uma abordagem terapêutica promissora para regeneração no CNS. Embora as MSCs tenham potencial para uso clínico, existem algumas limitações em relação à sua administração e segurança, bem como preocupações éticas. Por outro lado, o secretoma das MSCs, composto principalmente por fatores solúveis e vesículas, poderia servir como um substituto viável. Dado o potencial regenerativo do secretoma, têm-se desenvolvido abordagens terapêuticas inovadoras, nas quais os biomateriais têm emergido como sistemas promissores para sua a liberação no local da lesão de forma eficiente. Além disso, os biomateriais podem ser desenhados para terem propriedades específicas e interagir com células para otimizar o processo regenerativo. Os materiais piezoelétricos são uma classe promissora de materiais que podem gerar uma tensão elétrica em resposta a deformações mecânicas, influenciando de forma positiva os processos de regeneração. Desta forma, abordagens combinatórias com diferentes biomateriais e fatores biológicos como o secretoma têm emergido como sistemas promissores para terapias regenerativas. O objetivo principal desta tese consiste em desenvolver um biomaterial piezoelétrico na forma de hidrogel contendo o secretoma, e avaliar seu impacto nas populações neuronais e gliais, para avaliar o seu potencial regenerativo. Numa primeira abordagem, estabelecemos uma prova de conceito in vitro do efeito de filmes piezelétricos na promoção de diferenciação neuronal. Posteriormente, demonstrámos que microesferas magnetoelétricas afetam o crescimento e a diferenciação de neurónios, levam à ativação da microglia e melhoram a viabilidade celular após uma lesão in vitro induzida por ROS em culturas de medula espinhal. De seguida, ao incorporar essas microesferas em hidrogéis peptídicos contendo o secretoma, demonstrámos que o hidrogel recém-criado libertou o secretoma gradualmente, o que promoveu aumento da extensão das neurites e teve um efeito nas populações gliais. Em suma, este trabalho contribuiu para o desenvolvimento de novos sistemas de libertação de secretoma contendo materiais magnetoelétricos, que podem oferecer novos caminhos para abordagens terapêuticas focadas na regeneração do CNS. |
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