Automated Assessment of Cell Infiltration and Removal in Decellularized Scaffolds - Experimental Study in Rabbits / Avaliação automatizada da infiltração e remoção celular em scaffolds descelularizados - Estudo experimental em coelhos

Abstract Objective Semiquantitative and automated measurement of nuclear material removal and cell infiltration in decellularized tendon scaffolds (DTSs). Method 16 pure New Zealand rabbits were used, and the gastrocnemius muscle tendon was collected bilaterally from half of these animals (16 tendons collected); 4 were kept as control and 12 were submitted to the decellularization protocol (DTS). Eight of the DTSs were used as an in vivo implant in the experimental rotator cuff tear (RCT) model, and the rest, as well as the controls, were used in the semiquantitative and automated evaluation of nuclear material removal. The eight additional rabbits were used to make the experimental model of RCT and subsequent evaluation of cellular infiltration after 2 or 8 weeks, within the DTS. Results The semiquantitative and automated analysis used demonstrated a removal of 79% of nuclear material (p< 0.001 and power > 99%) and a decrease of 88% (p < 0.001 and power >99%) in the area occupied by nuclear material after the decellularization protocol. On cell infiltration in DTS, an increase of 256% (p < 0.001 and power >99%) in the number of cells within the DTS was observed in the comparison between 2 and 8 weeks postoperatively. Conclusion The proposed semiquantitative and automated measurement method was able to objectively measure the removal of nuclear material and cell infiltration in DTS.

Resumo Objetivo Mensuração semiquantitativa e automatizada da remoção de material nuclear e da infiltração celular em scaffolds tendinosos descelularizados (STDs). Método Foram utilizados 16 coelhos Nova Zelândia puros, sendo o tendão do músculo gastrocnêmio coletado bilateralmente de metade destes animais (16 tendões coletados); 4 foram mantidos como controle e 12 foram submetidos ao protocolo de descelularização (STD). Dos STDs, 8 foram utilizados como implante in vivo no modelo experimental de lesão do manguito rotador (LMR) e os restantes, assim como os controles, foram utilizados na avaliação semiquantitativa e automatizada da remoção de material nuclear. Os oito coelhos adicionais foram utilizados na confecção do modelo experimental de LMR e posterior avaliação da infiltração celular após 2 ou 8 semanas, dentro do STD. Resultados A análise semiquantitativa e automatizada utilizada demonstrou uma remoção de 79% do material nuclear (p< 0,001 e poder > 99%) e uma diminuição de 88% (p< 0,001 e poder > 99%) na área ocupada por material nuclear após o protocolo de descelularização. Sobre a infiltração celular no STD, foi observado um aumento de 256% (p< 0,001 e poder > 99%) no número de células dentro do STD na comparação entre 2 e 8 semanas de pós-operatório. Conclusão O método de mensuração semiquantitativo e automatizado proposto foi capaz de mensurar objetivamente a remoção de material nuclear e a infiltração celular no STD.

Perspectivas atuais da engenharia de tecidos da articulação temporomandibular / Perspectivas Actuales de la Ingeniería de Tejidos para la Articulación Temporomandibular / Current Perspectives of Tissue Engineering for the Temporomandibular Joint

Introdução: As limitações das terapias atuais para doenças degenerativas da articulação temporomandibular (ATM) levaram ao aumento do interesse em estratégias regenerativas. A engenharia de tecidos (ET), combinando células-tronco, arcabouços e fatores de crescimento, pode fornecer uma substituição biológica funcional e permanente das estruturas da ATM, além de prevenir o avanço de doenças degenerativas. Objetivo: Este artigo descreve as perspectivas atuais da ET das estruturas da ATM em modelos animais. Metodologia: As abordagens da ET foram categorizadas de acordo com as estruturas primárias da ATM: 1) o disco articular, 2) o côndilo mandibular e 3) a fossa glenóide e eminência articular. Resultados: As áreas com a maior quantidade de estudos são o côndilo mandibular e disco articular, em estudos que abordam o uso de arcabouços tridimensionais, de origem sintética e/ou natural, podendo ou não estar associados a células tronco (diferenciadas ou não) e a fatores de crescimento. Conclusão: A ET da ATM ainda é uma área relativamente nova, em desenvolvimento e em constante avanço. Os avanços tecnológicos desenvolvidos nessa área têm o potencial de auxiliar no desenvolvimento de terapias mais eficientes e menos invasivos... (AU)

Introducción: Las limitaciones de las terapias actuales para las enfermedades degenerativas de la articulación temporomandibular (ATM) han llevado a un mayor interés en las estrategias regenerativas. La ingeniería de tejidos, que combina células, andamios y factores de crecimiento, puede proporcionar un reemplazo biológico funcional y permanente de las estructuras de la ATM, además de prevenir el avance de enfermedades degenerativas. Objetivo: Este artículo describe las perspectivas actuales de la ingeniería de tecidos de las estructuras de la ATM en modelos animales. Metodología: Los enfoques de ingeniería de tejidos se clasificaron según las estructuras primarias de la ATM: 1) el disco articular, 2) el cóndilo mandibular y 3) la fosa glenoidea y la eminencia articular. Resultados: Las áreas con mayor número de estudios son el cóndilo mandibular y el disco articular, en estudios que abordan el uso de estructuras tridimensionales, de origen sintético y/o natural, que pueden o no estar asociadas a células (diferenciadas o no) y con factores de crecimiento. Conclusión: La ingeniería de tejidos de la ATM es todavía un área relativamente nueva, en desarrollo y en constante avance. Los avances tecnológicos desarrollados en esta área tienen el potencial de ayudar en el desarrollo de terapias más eficientes y menos invasivas... (AU)

Introduction: The limitations of current therapies for degenerative diseases of the temporomandibular joint (TMJ) have led to increased interest in regenerative strategies. Tissue engineering (TE), combining stem cells, scaffolds, and growth factors, can provide a functional and permanent biological replacement of TMJ structures, in addition to preventing the advancement of degenerative diseases. Aim: This article describes current TE perspectives of TMJ structures in animal models. Methods: TE approaches were categorized according to the primary TMJ structures: 1) the articular disc, 2) the mandibular condyle, and 3) the glenoid fossa and articular eminence. Results: The areas with the greatest number of studies are the mandibular condyle and articular disc, in studies that address the use of three-dimensional scaffolds, of synthetic and/ or natural origin, which may or may not be associated with stem cells (differentiated or not) and with growth factors. Conclusion: TE of the TMJ is still a relatively new, developing, and constantly advancing area. The technological advances developed in this area have the potential to assist in the development of more efficient and less invasive therapies... (AU)

Caracterização e avaliação da citocompatibilidade de nanocompósitos baseados em celulose bacteriana e fibroína para aplicação em regeneração tecidual / Characterization and cytocompatibility evaluation of cellulose and fibroin based nanocomposites for tissue regeneration applications

A engenharia de tecidos tem como perspectiva desenvolver opções terapêuticas para quadros clínicos com prognóstico limitado, objetivando substituir ou regenerar os tecidos lesados por meio do uso de biomateriais. A metodologia baseia-se no cultivo de células sobre uma matriz ou scaffold que deve ser otimizado para minimizar o risco de infecções e permitir a liberação das moléculas bioativas no local pretendido. As propriedades dos diversos biomateriais são essenciais para o sucesso da metodologia e estes podem ser manipulados de forma a mimetizar a arquitetura da matriz nativa. Assim, nos propomos a desenvolver um novo biocompósito baseado em celulose bacteriana (CB)/ fibroína (FB) visando aplicações em regeneração tecidual na odontologia, em 3 concentrações diferentes (CB/FB25%, CB/FB50% e CB/FB75%). Estes foram caracterizados por análise termogravimétrica, Espectroscopia Vibracional na Região do Infravermelho (FT-IR), Difração de Raios-X, e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), demonstrando boa estabilidade físico-química, inclusive resitência à degradação térmica em altas temperaturas. A investigação da citocompatibilidade foi conduzida por meio de testes in vitro apenas com as amostras de CB/FB50%. Os testes aplicados foram MTT, azul de tripano, adesão e proliferação celular. As análises estatísticas foram realizadas por meio do software Graph Prism 5.0. Os resultados demonstraram que o material desenvolvido é biocompatível e não citotóxico. As imagens de MEV revelaram um número muito maior de células aderidas à superfície dos scaffolds de CB/FB quando comparado ao de CB pura. Com base nos dados obtidos é possível sugerir que o nanocompósito baseados em CB/FB50% configura uma excelente alternativa como scaffold para a reparação de tecidos.

Tissue engineering has the purpose of developping therapeutic options especially designed to be used on limited clinical conditions, aiming to replace or regenerate damaged tissues applying biomaterials for that. The method is based on the cultivation of cells on a matrix or scaffold that should be optimized to offer minimum risk of infections and allow the release of bioactive molecules at the desired location. The success of the methodology depends on Biomaterials' properties that can be manipulated to mimic the three-dimensional architecture of native tissues extracellular matrix. Thus, we purpose to prepare a new nanocomposite based on bacterial cellulose (BC) / fibroin (SF) aiming at applications in the process of tissue regeneration in dentistry. Three different material's compositions were prepared (BC/SF 25 % BC/SF 50 % and BC/SF 75 %) and all of them were characterized by thermogravimetric analysis, Vibrational Spectroscopy in the Infrared Region (FT-IR), X-ray diffraction, and Scanning Electron Microscopy (SEM). The material showed good physical and chemical stability including resistance to thermal degradation at high temperatures. The investigation of the cytocompatibility was realized just using the samples BC/SF 50 % and the in vitro tests conducted were MTT, Trypan Blue, cell adhesion and proliferation assays. The statistical analysis was done applying the software Graph Pad Prism 5.0. The results showed that the developed nanocomposite is biocompatible and non-cytotoxic. SEM images revealed a greater number of cells attached to the scaffold CB / FB surface when compared to pure CB scaffolds. Based on the data obtained, it is possible to suggest that the nanocomposite based on CB/FB50% configures an excellent alternative as a scaffold for tissue repair

Gel de plaquetas: arcabouço 3D para cultura celular / Platelet gel: 3D scaffold for cell culture

INTRODUÇÃO: O reparo tissular é o objetivo final da cirurgia. A cultura celular requer arcabouço mecânico que dê suporte ao crescimento celular e difusão dos nutrientes. O uso do plasma rico em plaquetas (PRP) como um arcabouço 3D possui diversas vantagens: é material biológico, de fácil absorção pós-transplante, rico em fatores de crescimento, em especial PDGF- ββ e TGF-β que estimula síntese de matriz extracelular na cartilagem. OBJETIVO: Desenvolver arcabouço 3D à base de PRP. MATERIAIS E MÉTODOS: Duas formas foram idealizadas: Sphere e Carpet. Condições estéreis foram utilizadas. O gel de plaquetas permaneceu em cultura celular, observado diariamente em microscópio invertido. RESULTADOS: Ambos arcabouços obtiveram sucesso, com aspectos positivos e negativos. DISCUSSÃO: A forma Sphere não aderiu ao plástico. Observou-se retração do gel e investigação ao microscópio dificultada devido às áreas opacas no campo visual. A forma Carpet não aderiu ao plástico e apresentou-se translúcida. O tempo de estudo foi de 20 dias. CONCLUSÕES: A produção de um arcabouço 3D PRP foi um sucesso, e trata-se de uma alternativa que necessita ser mais utilizado e investigado para que se consolide em uma rota eficiente e confiável na tecnologia de engenharia tissular, particularmente em cultura de tecido cartilaginoso.

INTRODUCTION: Tissue repair has been the ultimate goal of surgery. Cell culture requires a mechanical scaffold that supports cell growth and nutrient diffusion. Using platelet-rich plasma (PRP) as a 3D scaffold presents various advantages: it is a biological material, easily absorbed after transplantation, rich in growth factors, in particular, PDGF-ββ and TGF-β that stimulate extracellular matrix synthesis in cartilage culture. OBJECTIVE: To develop a PRP 3D scaffold. Material and METHODS: Two forms were idealized: Sphere and Carpet. Sterile conditions were used. The platelet gel remained in culture conditions, observed at an inverted microscope on a daily basis. RESULTS: Both forms were successful because they produced a 3D environment that supports cell growth, with positive and negative features. DISCUSSION: The Sphere form didn't attach to the plate. Gel retraction was observed and the investigation at the microscope was difficult, because of the opaque areas in the optical field. The Carpet form didn't retract, and didn't produce opaque areas. Follow-up time was 20 days. CONCLUSIONS: The production of a PRP 3D scaffold was successful, and this is an alternative requiring further investigation in order to establish an efficient and reliable route in tissue engineering technology, particularly in cartilage tissue culture.