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Publicação
Development of 3D Magnetic Scaffold for Localized Cancer Treatment
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 2.9 MB | Adobe PDF |
Orientador(es)
Resumo(s)
Cancer is one of the biggest causes of death with 10 million related deaths, in 2020. Furthermore, bone
corresponds to the third most common site to be affected by metastases. New alternatives are necessary to
current treatments, such as radiotherapy and chemotherapy, which lack specificity in the interaction with
cancer cells.
Chitosan (CS), polyvinyl alcohol (PVA), and hydroxyapatite (HA) 3D structures, incorporated with
superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) were produced through paste extrusion 3D printing, for
magnetic hyperthermia treatment and bone regeneration. Genipin was used as a CS crosslinking agent, while
PVA was crosslinked through freeze-thaw cycles.
The scaffold production was optimized, and it was concluded that pastes with a volume ratio of
genipin:CS of 1:35, with a crosslinking time of 6 and 2 days for the scaffolds with and without nanoparticles
(NPs), respectively, stored at room temperature, followed by freeze-drying allows the printing of scaffolds
with optimal properties. An alternative printing route was used, and it consisted of pouring the pastes onto 3D-
printed molds.
Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy confirmed the crosslinking reaction between CS and
genipin. Scanning electron microscopy (SEM) showed no signs of NP aggregation and showed an increased
surface area for the scaffolds with NPs, beneficial for cell attachment. Swelling and erosion analyses showed
a smaller swelling capability and erosion for the scaffolds with NPs. Magnetic hyperthermia measurements
showed that the scaffolds present the necessary heating capability for magnetic hyperthermia treatment. Cell
viability assays showed that the scaffolds do not induce high cytotoxicity and the toxicity can be attributed to
the presence of acetic acid and NPs.
O cancro é uma das maiores causas de morte, com 10 milhões de novos casos em 2020. Além disso, o osso corresponde ao terceiro local mais comum a ser afetado por metástases. São necessárias novas alternativas para os atuais tratamentos, como radioterapia e quimioterapia, que não apresentam especificidade na interação com células cancerígenas. Estruturas 3D de quitosano (CS), álcool polivinílico (PVA) e hidroxiapatite (HA), incorporadas com nanopartículas de óxido de ferro superparamagnéticas (SPIONs), foram produzidas através de impressão 3D por extrusão de pastas, para tratamento por hipertermia magnética e regeneração óssea. A genipina foi utilizada como um agente de reticulação do CS, enquanto o PVA foi reticulado através de ciclos de congelação e descongelação. A produção dos scaffolds foi otimizada, e foi concluído que pastas com um rácio de volume de genipina:CS de 1:35, com um tempo de reticulação de 6 e 2 dias para scaffolds com e sem nanopartículas (NPs), respetivamente, armazenadas à temperatura ambiente, seguido de liofilização permite a impressão de scaffolds com propriedades otimizadas. Uma alternativa de impressão foi usada e consistiu em colocar as pastas em moldes impressos. A espetroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) confirmou a reação de reticulação entre o CS e a genipina. A microscopia de varrimento eletrónico (SEM) mostrou que não ocorreu a agregação de NPs e mostrou um aumento da área superficial para os scaffolds com NPs, benéfico para a ligação de células. As análises de inchamento e de erosão mostraram uma menor capacidade de inchamento e erosão para os scaffolds com NPs. As medições de hipertermia magnética mostraram que os scaffolds apresentam a capacidade de aquecimento necessária para o tratamento por hipertermia magnética. Os ensaios de viabilidade celular mostraram que os scaffolds não induzem alta citotoxicidade e a toxicidade pode ser atribuída à presença de ácido acético e NPs.
O cancro é uma das maiores causas de morte, com 10 milhões de novos casos em 2020. Além disso, o osso corresponde ao terceiro local mais comum a ser afetado por metástases. São necessárias novas alternativas para os atuais tratamentos, como radioterapia e quimioterapia, que não apresentam especificidade na interação com células cancerígenas. Estruturas 3D de quitosano (CS), álcool polivinílico (PVA) e hidroxiapatite (HA), incorporadas com nanopartículas de óxido de ferro superparamagnéticas (SPIONs), foram produzidas através de impressão 3D por extrusão de pastas, para tratamento por hipertermia magnética e regeneração óssea. A genipina foi utilizada como um agente de reticulação do CS, enquanto o PVA foi reticulado através de ciclos de congelação e descongelação. A produção dos scaffolds foi otimizada, e foi concluído que pastas com um rácio de volume de genipina:CS de 1:35, com um tempo de reticulação de 6 e 2 dias para scaffolds com e sem nanopartículas (NPs), respetivamente, armazenadas à temperatura ambiente, seguido de liofilização permite a impressão de scaffolds com propriedades otimizadas. Uma alternativa de impressão foi usada e consistiu em colocar as pastas em moldes impressos. A espetroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) confirmou a reação de reticulação entre o CS e a genipina. A microscopia de varrimento eletrónico (SEM) mostrou que não ocorreu a agregação de NPs e mostrou um aumento da área superficial para os scaffolds com NPs, benéfico para a ligação de células. As análises de inchamento e de erosão mostraram uma menor capacidade de inchamento e erosão para os scaffolds com NPs. As medições de hipertermia magnética mostraram que os scaffolds apresentam a capacidade de aquecimento necessária para o tratamento por hipertermia magnética. Os ensaios de viabilidade celular mostraram que os scaffolds não induzem alta citotoxicidade e a toxicidade pode ser atribuída à presença de ácido acético e NPs.