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Publicação
In vitro evaluation of macrophages polarization in dermo-epidermal skin substitutes
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Due to chronic wounds, caused by different organism disbalances such as prolonged microbial
infections or high immune cells response, a lot of people are suffering and need proper treatment. How-
ever, traditional debridement techniques are non-selective and can be painful. Modern cellular dressings,
such as Apligraf®, Dermagraft®, and Theraskin®, are becoming increasingly important in chronic wound
research, but they have disadvantages such as higher costs, more complicated commercialization, and
lower wound healing rates comparing with non-cell-based products. To overcome these limitations,
dermo-epidermal skin substitutes (DESs), based on cellular electrospun fibers and freeze-dried sponges
using chitosan and fish gelatin cross-linked with glutaraldehyde, were produced and cultured with
keratinocytes (HaCaT), fibroblasts (HFFF2), and monocytes/macrophages (THP-1). To determine the
most suitable DESs for skin applications, fiber and sponge scaffolds were evaluated through physico-
chemical assay by ATR-FTIR, morphology assay by SEM, mechanical assay, thermal stability and
swelling assays. The viability of cells in scaffolds was studied using resazurin, PicoGreen, and
Live/Dead assays. The evaluation of THP-1 cells polarization was carried out using immunofluores-
cence microscopy. The results demonstrated that fibers were more stable than sponges during thermal
degradation, but sponges absorb and retain more liquid than fibers. Following, both fiber and sponge
scaffolds did not show any cytotoxicity on HaCaT and HFFF2 cells. Additionally, fiber DESs had strat-
ified epidermal layer but promoted more in pro-inflammatory M1 THP-1 cells, while sponge DESs had
incorrect stratified epidermis, located in pores, but promoted the equal activity of native M0, pro-in-
flammatory M1, and pro-healing M2 THP-1 cells. In conclusion, the produced electrospun and freeze-
dried DESs show not suitable mechanical but promise biological properties for skin applications, poten-
tially promoting formation of epidermis and dermis layers. DESs, composed with same chemicals but
different morphology, promote different macrophage polarization. Future research is necessary to opti-
mize DES construction and use other methods for more specific evaluation of macrophages polarization.
Devido a feridas crônicas, causadas por diferentes desequilíbrios no organismo, como infecções microbianas prolongadas ou resposta elevada de células imunológicas, muitas pessoas sofrem e neces- sitam de tratamento adequado. No entanto, as técnicas tradicionais de desbridamento são não seletivas e podem ser dolorosas. Curativos celulares modernos, como Apligraf®, Dermagraft® e Theraskin®, estão se tornando cada vez mais importantes na pesquisa de feridas crônicas, mas apresentam desvantagens, como custos mais altos, comercialização mais complicada e menores taxas de cicatrização em compa- ração com produtos não baseados em células. Para superar essas limitações, foram produzidos substitu- tos dérmico-epidérmicos de pele (DESs), baseados em fibras eletrofiadas e esponjas liofilizadas usando quitosano e gelatina de peixe reticuladas com glutaraldeído, que foram cultivadas com queratinócitos (HaCaT), fibroblastos (HFFF2) e monócitos/macrófagos (THP-1). Para determinar os DESs mais ade- quados para aplicações na pele, fibras e scaffolds de esponja foram avaliados através de ensaios físico- químicos por ATR FT-IR, ensaios de morfologia por SEM, ensaios mecânicos, ensaios de estabilidade térmica e ensaios de absorção. A viabilidade das células nos scaffolds foi estudada usando ensaios de resazurina, PicoGreen e Live/Dead. A avaliação da polarização das células THP-1 foi realizada usando ensaios de microscopia de imunofluorescência. Os resultados demonstraram que as fibras eram mais estáveis do que as esponjas durante a degradação térmica, mas as esponjas absorvem e retêm mais lí- quido do que as fibras. Além disso, tanto os scaffolds de fibra quanto os de esponja não mostraram citotoxicidade em células HaCaT e HFFF2. Adicionalmente, os DESs de fibra apresentaram uma ca- mada epidérmica estratificada, mas promoveram mais células THP-1 pró-inflamatórias M1, enquanto os DESs de esponja apresentaram uma estratificação epidérmica incorreta, localizada nos poros, mas promoveram atividade igual de células THP-1 nativas M0, pró-inflamatórias M1 e pró-cicatrização M2. Em conclusão, os DESs eletrofiados e liofilizados produzidos apresentam propriedades mecânicas ina- dequadas, mas prometem propriedades biológicas para aplicações na pele, potencialmente promovendo a formação de camadas de epiderme e derme. DESs, compostos pelos mesmos químicos, mas com mor- fologias diferentes, promovem diferentes polarizações de macrófagos. Pesquisas futuras são necessárias para otimizar a construção dos DESs e usar outros métodos para uma avaliação mais específica da po- larização dos macrófagos.
Devido a feridas crônicas, causadas por diferentes desequilíbrios no organismo, como infecções microbianas prolongadas ou resposta elevada de células imunológicas, muitas pessoas sofrem e neces- sitam de tratamento adequado. No entanto, as técnicas tradicionais de desbridamento são não seletivas e podem ser dolorosas. Curativos celulares modernos, como Apligraf®, Dermagraft® e Theraskin®, estão se tornando cada vez mais importantes na pesquisa de feridas crônicas, mas apresentam desvantagens, como custos mais altos, comercialização mais complicada e menores taxas de cicatrização em compa- ração com produtos não baseados em células. Para superar essas limitações, foram produzidos substitu- tos dérmico-epidérmicos de pele (DESs), baseados em fibras eletrofiadas e esponjas liofilizadas usando quitosano e gelatina de peixe reticuladas com glutaraldeído, que foram cultivadas com queratinócitos (HaCaT), fibroblastos (HFFF2) e monócitos/macrófagos (THP-1). Para determinar os DESs mais ade- quados para aplicações na pele, fibras e scaffolds de esponja foram avaliados através de ensaios físico- químicos por ATR FT-IR, ensaios de morfologia por SEM, ensaios mecânicos, ensaios de estabilidade térmica e ensaios de absorção. A viabilidade das células nos scaffolds foi estudada usando ensaios de resazurina, PicoGreen e Live/Dead. A avaliação da polarização das células THP-1 foi realizada usando ensaios de microscopia de imunofluorescência. Os resultados demonstraram que as fibras eram mais estáveis do que as esponjas durante a degradação térmica, mas as esponjas absorvem e retêm mais lí- quido do que as fibras. Além disso, tanto os scaffolds de fibra quanto os de esponja não mostraram citotoxicidade em células HaCaT e HFFF2. Adicionalmente, os DESs de fibra apresentaram uma ca- mada epidérmica estratificada, mas promoveram mais células THP-1 pró-inflamatórias M1, enquanto os DESs de esponja apresentaram uma estratificação epidérmica incorreta, localizada nos poros, mas promoveram atividade igual de células THP-1 nativas M0, pró-inflamatórias M1 e pró-cicatrização M2. Em conclusão, os DESs eletrofiados e liofilizados produzidos apresentam propriedades mecânicas ina- dequadas, mas prometem propriedades biológicas para aplicações na pele, potencialmente promovendo a formação de camadas de epiderme e derme. DESs, compostos pelos mesmos químicos, mas com mor- fologias diferentes, promovem diferentes polarizações de macrófagos. Pesquisas futuras são necessárias para otimizar a construção dos DESs e usar outros métodos para uma avaliação mais específica da po- larização dos macrófagos.
Descrição
Palavras-chave
chronic wounds tissue engineering electrospinning freeze-drying skin substitutes gelatin