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Publicação
Optimization of Bioink Formulations for Peripheral Nerve Regeneration
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Resumo(s)
Peripheral nerve injuries are a common health problem that affects millions of people worldwide, often depriving them of normal nerve function and sensitivity and is accompanied by pain and discomfort. Serious nerve injuries may lead to a large gap between the two nerve stumps and require surgical intervention. Nerve guidance conduits (NGCs) are, in a simplified way, hollow tubes that are seeded into nerve endings and supply guidance so that the correct nerve regeneration may occur. Currently, one of the most promising treatment options for peripheral nerve injuries is a class of NGCs made from biodegradable materials. These materials can be absorbed by the body at a rate that does not interfere with nerve regeneration, and synergy can be achieved with the addition of cells/growth factors or drugs (e.g. anti-inflammatories). Previously, the University of Coimbra (Portugal) conducted two research projects on peripheral nerve regeneration of the rat sciatic nerve through the production of: 1) membranes and 2) hollow NCGs, both using a biomaterial ink composed of Dextran and Poly (ε-caprolactone) polymers. However, for scale-up purposes, an adaptation of the same formulations was replaced by a 3D printing manufacturing method (Digital Light Processing, DLP) now capable of printing personalized NGCs. Here, I present the synthesis of the polymers for the ink, the characterization of UV-cured hydrogels, and the 3D printing of NGCs from three formulations regarding their swelling capacities, hydrolytic degradation, mechanical, photo rheological and thermal properties that demonstrate individual properties with potential for customizable NGCs. A detailed empirical study of the ink performance and printing parameters was also performed. The incorporation of Gallic acid into the printed tubes was proven to be successful with a controlled release of the molecule over 48h.
As lesões de nervos periféricos são um problema de saúde comum que afeta milhões de pessoas em todo o mundo, muitas vezes privando-as da função sensorial e motora nervosa, sendo frequentemente acompanhadas de dor e desconforto. As lesões nervosas graves podem causar uma lacuna grande entre as duas terminações nervosas e podem exigir intervenção cirúrgica. Os condutos de orientação nervosa (NGCs), são tubos poliméricos ocos que são suturados nas terminações nervosas e fornecem orientação para que ocorra a correta regeneração do nervo. Atualmente, um dos tratamentos mais promissores para lesões de nervos periféricos são uma subclasse de NGCs compostos por materiais biodegradáveis. Esses materiais podem ser absorvidos pelo corpo a uma taxa que não interfere na regeneração do nervo podendo ser alcançada uma sinergia com a adição de células/fatores de crescimento ou fármacos (por exemplo, anti-inflamatórios). Anteriormente, a Universidade de Coimbra (Portugal) conduziu dois projetos de investigação relacionados com a regeneração do nervo periférico, mais concretamente do nervo ciático em ratos, através da produção de: 1) membranas e 2) NCGs ocos, ambos utilizando uma formulação composta por biomateriais, nomeadamente os polímeros Dextrano e Poli (ε- caprolactona). Porém, para fins de industrialização, uma adaptação das mesmas formulações foi usada para a produção de NGCs personalizados, por impressão 3D (Processamento digital por luz, DLP). Aqui, apresento a síntese dos polímeros para a tinta, a caracterização de hidrogéis (curados por UV) e de NGCs impressos a partir de três formulações base em relação às suas capacidades de inchaço, degradação hidrolítica, propriedades mecânicas, foto reológicas e térmicas que demonstram propriedades individuais com potencial para criar NGCs personalizáveis. Foi feito um estudo empírico detalhado do desempenho da tinta, bem como dos parâmetros de impressão. A incorporação de ácido gálico nos tubos impressos provou ser bem-sucedida com a sua libertação controlada ao longo de 48 horas.
As lesões de nervos periféricos são um problema de saúde comum que afeta milhões de pessoas em todo o mundo, muitas vezes privando-as da função sensorial e motora nervosa, sendo frequentemente acompanhadas de dor e desconforto. As lesões nervosas graves podem causar uma lacuna grande entre as duas terminações nervosas e podem exigir intervenção cirúrgica. Os condutos de orientação nervosa (NGCs), são tubos poliméricos ocos que são suturados nas terminações nervosas e fornecem orientação para que ocorra a correta regeneração do nervo. Atualmente, um dos tratamentos mais promissores para lesões de nervos periféricos são uma subclasse de NGCs compostos por materiais biodegradáveis. Esses materiais podem ser absorvidos pelo corpo a uma taxa que não interfere na regeneração do nervo podendo ser alcançada uma sinergia com a adição de células/fatores de crescimento ou fármacos (por exemplo, anti-inflamatórios). Anteriormente, a Universidade de Coimbra (Portugal) conduziu dois projetos de investigação relacionados com a regeneração do nervo periférico, mais concretamente do nervo ciático em ratos, através da produção de: 1) membranas e 2) NCGs ocos, ambos utilizando uma formulação composta por biomateriais, nomeadamente os polímeros Dextrano e Poli (ε- caprolactona). Porém, para fins de industrialização, uma adaptação das mesmas formulações foi usada para a produção de NGCs personalizados, por impressão 3D (Processamento digital por luz, DLP). Aqui, apresento a síntese dos polímeros para a tinta, a caracterização de hidrogéis (curados por UV) e de NGCs impressos a partir de três formulações base em relação às suas capacidades de inchaço, degradação hidrolítica, propriedades mecânicas, foto reológicas e térmicas que demonstram propriedades individuais com potencial para criar NGCs personalizáveis. Foi feito um estudo empírico detalhado do desempenho da tinta, bem como dos parâmetros de impressão. A incorporação de ácido gálico nos tubos impressos provou ser bem-sucedida com a sua libertação controlada ao longo de 48 horas.
Descrição
Palavras-chave
Peripheral nerve injuries Nerve guidance conduits (NGCs) Nerve Regeneration Biodegradable materials Dextran Poly (ε-caprolactone)