Dissertação
{en_GB=Novel Piezoelectric and Electroconductive fibres towards Cardiac Tissue Engineering } {} EVALUATED
{pt=Um dos maiores desafios em Engenharia de Tecidos Cardíaca (CTE) consiste no baixo nível de maturação dos cardiomiócitos derivados de células humanas estaminais pluripotentes induzidas (hiPSC-CMs), comprometendo a sua aplicação clínica. Expor hiPSC-CMs a um substrato mecanotransducivo que recapitule a matriz extracelular (ECM), poderia promover a sua maturação. O acoplamento eletromecânico do coração é responsável pela função cardíaca e os CMs precisam de um ambiente elétrico para contraírem adequadamente. Adicionalmente, a sua morfologia e função são moduladas pela ECM. hiPSC-CMs foram produzidas in vitro e novos substratos foram desenvolvidos, através de eletrofiação, com o objetivo de mimetizar a mecanotransdução e morfologia da ECM cardíaca: fibras monoaxiais de PVDF-TrFE-PANI:CSA (Poli (fluoreto de vinilideno-co-trifluoroetileno)-Polianilina: ácido canforsulfônico) e coaxiais de PVDF-TrFE (camada interna) e policaprolactona-polianilina (PCL-PANI) (camada externa). Os substratos foram caracterizados em relação ao seu diâmetro e morfologia, hidrofilicidade/ hidrofobicidade, piezoelectricidade e eletrocondutividade e as primeiras etapas para desenvolver um novo método de testagem à piezoelectricidade foram realizadas. A camada de PCL-PANI em redor do PVDF-TrFE tornou o substrato hidrofílico e eletrocondutor. Hipotetizamos que a camada externa influencia o perfil electroativo da fibra, variando consoante a concentração da camada externa. O conteúdo de fase β, representante da piezoelectricidade do PVDF-TrFE, é maior em fibras monoaxiais que coaxiais. Todos os substratos têm um diâmetro médio na escala dos nanómetros, adequado a CTE. As fibras produzidas podem promover novos conceitos no uso de materiais eletromecânicos e revolucionar a medicina regenerativa, modelação de doenças e triagem de fármacos na área cardíaca e noutros tecidos eletrogénicos. , en=One of the major bottlenecks of Cardiac Tissue Engineering (CTE) relies on the lack of maturity of cardiomyocytes obtained from human induced pluripotent stem cells differentiation (hiPSC-CMs), compromising their clinical application. Culturing hiPSC-CMs on a scaffold featuring mechanotransducive properties that mimic the extracellular matrix (ECM) could promote their maturation. The heart´s electromechanical coupling is responsible for cardiac function and CMs need an electrical microenvironment for suitable contraction. Additionally, the morphology and function of these cells are modulated by ECM. In this thesis, hiPSC-CMs were produced in vitro and novel scaffolds were developed, through electrospinning, aiming to mimic the mechanotransducive role and morphology of cardiac ECM. The following fibres were produced: monoaxial fibres made of (Poly(vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene)-Polyaniline:Camphorsulfonic Acid) (PVDF-TrFE-PANI:CSA) and co-axial fibres comprising PVDF-TrFE (core) and Polycaprolactone-Polyaniline (PCL-PANI) (shell). Scaffolds were characterised regarding fibre diameter, hydrophilicity/hydrophobicity, piezoelectricity and electroconductivity and initial steps to develop a new home-made method to evaluate piezoelectricity were carried out. A PCL-PANI layer around PVDF-TrFE core turned the scaffold hydrophilic and electroconductive. We hypothesize that the shell influences the electroactive profile of the fibres, varying according to polymer shell concentration. The β-phase content, a proxy for piezoelectricity in PVDF-TrFE, was higher on monoaxial fibres than on co-axial fibres. All scaffolds have an average diameter in the nanometer range, suitable for CTE. Electrospun fibres developed in this thesis can foster novel concepts on the use of electromechanical materials in TE, and revolutionize regenerative medicine, disease modelling and drug screening in the cardiac field and other electrogenic tissues. }
novembro 23, 2021, 14:0
Orientação
