Dissertação
{en_GB=Electroconductive and Piezoelectric Nanofibers for Osteochondral Tissue Regeneration} {} EVALUATED
{pt=Lesões do tecido osteocondral (OCT), especialmente osteoartrite, estão entre as doenças com maior prevalência mundial na população adulta. No entanto, atualmente não existe nenhum tratamento clínico satisfatório para este problema. Estratégias de engenharia de tecido osteocondral envolvendo a fabricação de “scaffolds”, capazes de substituir temporariamente o tecido danificado e promover a sua regeneração, estão a ser investigadas. Apesar de as propriedades elétricas do OCT terem sido reportadas em inúmeras publicações, estas têm sido negligenciadas no design de “scaffolds” para o OCT, em detrimento de estratégias focadas em replicar as suas propriedades mecânicas. Nesse sentido, o objetivo deste projeto era complementar esta falha na literatura desenvolvendo dois tipos de nanofibras por eletrofiação – fibras compósito baseadas em PAN/PEDOT:PSS e PVDF-TrFE – capazes de replicar não só a natureza fibrosa do OCT mas também a sua condutividade e piezoeletricidade. Tendo em conta os complexos gradientes estruturais, composicionais e elétricos presentes no OCT, os “scaffolds” foram otimizados para modelar a sua região óssea. As fibras produzidas foram modificadas utilizando diferentes técnicas de pós-processamento, de modo a melhorar as suas propriedades elétricas, e funcionalizadas com estruturas minerais tipo apatite, de forma a imitar a fase inorgânica do osso. A performance biológica das fibras e o seu potencial osteogénico foram avaliados ao inocular hBM-MSCs na superfície dos “scaffolds”. Resumidamente, nanofibras biocompatíveis condutoras e piezoelétricas, capazes de replicar as principais propriedades elétricas, estruturais e composicionais do OCT, foram fabricadas com sucesso neste projeto. As fibras produzidas poderão ser integradas num “scaffold” hierárquico do OCT. , en=Osteochondral tissue (OCT) related diseases, particularly osteoarthritis, are among the most prevalent in the adult population worldwide. However, no satisfactory clinical therapies have been developed so far to address this issue. Osteochondral tissue engineering (OCTE) strategies involving the fabrication of OCT-mimicking scaffold structures, capable of temporarily replacing damaged tissue and promoting its regeneration, are currently under development. While the electrical properties of the OCT (dielectric and piezoelectric properties) have been extensively reported in different studies, they keep being neglected in the design of novel OCT scaffolds, which tend to focus primarily on the tissue’s main mechanical properties. The aim of the thesis project was, therefore, to bridge this gap in the literature by developing two types of nanofibers via electrospinning – PAN/PEDOT:PSS and PDVF-TrFE-based composite fibers – capable of not only emulating the native tissue’s fibrous nature but also its electroconductivity and piezoelectricity. Given the complex structural, compositional, and electrical gradients present within the OCT, the scaffolds were optimized to replicate solely the bone region of the OCT. The resulting nanofibers were modified through different post-processing techniques to improve their electrical properties and were functionalized with apatite-like structures to mimic the inorganic phase of bone extracellular matrix (ECM). The biological performance and osteogenic potential of the produced nanofibers was assessed using hBM-MSCs. In summary, novel biocompatible piezoelectric and electroconductive nanofibers, capable of mimicking the OCT’s main electrical, structural, and compositional properties, were successfully fabricated in this thesis project. These fibers could potentially be integrated in an OCT hierarchical scaffold.}
dezembro 3, 2021, 10:0
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
João Carlos Fernandes da Silva
CDRSP – Centro para o Desenvolvimento Rápido e Sustentado do Produto, Instituto Politécnico de Leiria
Investigador Auxiliar
