00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IF - INSTITUTO DE FÍSICA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IF
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Tipo: Tese
Título: Investigação do comportamento celular em ambientes poliméricos biocompatíveis e microestruturados por litografia 3D multifotônica
Autor(es): Santos, Laura Maísa Souza dos
Primeiro Orientador: Fonseca, Eduardo Jorge da Sillva
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Olliveira, Jonathas Matias de
metadata.dc.contributor.referee1: Silva, Carlos Jacinto da
metadata.dc.contributor.referee2: Silva, Glauber José Ferreira Tomaz da
metadata.dc.contributor.referee3: Duzzioni, Marcelo
metadata.dc.contributor.referee4: Otuka, Adriano José Galvani
Resumo: A técnica aditiva de polimerização via absorção de dois fótons (P2F) tornou-se um excelente método de microfabricação tridimensional (3D) dentre os muitos processos existentes, por permitir a construção de microestruturas 3D com elevada resolução espacial na ordem submicrométrica, alta complexidade geométrica e uso mínimo de material fotossensível. Essa poderosa ferramenta tem atraído o interesse de diversas áreas da ciência, incluindo a engenharia de tecidos, com aplicação na fabricação de arcabouços tridimensionais para cultura celular. Estes microambientes são projetados para mimetizar condições in vivo, e reproduzir suas características mais importantes possibilitando o estudo do comportamento celular e o tratamento de doenças com teste de fármacos. As resinas fotossensíveis são a matéria-prima para construção dos arcabouços e, embora exista uma ampla disponibilidade destes materiais para estudos biológicos, há uma grande preocupação em torna-las biocompatíveis e com baixa citotoxicidade. O objetivo deste trabalho foi investigar o efeito de arcabouços tipo microgrooves em iferentes geometrias sobre o módulo de elasticidade celular, propor um método eficiente de tratamento de superfícies poliméricas para promover uma melhor adesão celular e sintetizar nanocompósitos biocompatíveis, antibacterianos e flexíveis para aplicação na engenharia de tecidos. Neste trabalho, os resultados obtidos demonstraram que todas as resinas sintetizadas apresentaram biocompatibilidade aceitável. Em destaque, a amostra com nanocristais de dióxido de titânio (TiO2) exibiu baixa citotoxicidade e alta taxa de proliferação celular, que se manteve superior à do controle por até 48 h. As propriedades biomecânicas das células osteoblastos em contato direto com os arcabouços circulares apresentaram o módulo de Young significativamente maior (22.66±6.62 MPa) quando comparado às células semeadas sobre arcabouços retangulares e superfícies planas, que apresentaram valores de 13.79±2.54 MPa e 18.27±3.31 MPa, respectivamente. Os resultados evidenciados por observações ópticas e espectroscópicas demonstraram que é possível regular as propriedades físico-químicas, incluindo rugosidade moderada, aumento da hidrofilicidade e surgimento de grupos funcionais no substrato polimérico tratado com solução salina tamponada com fosfato (PBS), para melhorar a adesão de células epiteliais pulmonares. Além disso, foi demonstrado que o polímero funcionalizado com nanopartículas de própolis vermelha (NPs PV) apresentou efeito antibacteriano significativo contra S. aureus. Esse efeito foi atribuído à presença de compostos fenólicos nas amostras poliméricas, confirmado por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Por fim, os arcabouços com microgrooves paralelos e circulares, fabricados via P2F, demonstraram potencial para liberação controlada de NPs PV, indicando grande aplicabilidade em processos de cicatrização.
Abstract: The two-photon polymerization (2PP) additive technique has emerged as an excellent method for three-dimensional (3D) microfabrication among the many existing processes, enabling the construction of 3D microstructures with high spatial resolution at the submicrometer scale, complex geometric designs, and minimal use of photosensitive materials. This powerful tool has drawn the interest of various scientific fields, including tissue engineering, with applications in the fabrication of three-dimensional scaffolds for cell culture. These microenvironments are designed to mimic in vivo conditions, replicating their key features to enable the study of cellular behavior and the treatment of diseases through drug testing.Photosensitive resins serve as the raw material for the construction of scaffolds, and although there is a wide range of these materials available for biological studies, there is a significant focus on ensuring their biocompatibility and low cytotoxicity. The objective of this study was to investigate the effect of microgroove-type scaffolds with different geometries on the cellular elastic modulus, propose an efficient surface treatment method for polymeric substrates to enhance cell adhesion, and synthesize biocompatible, antibacterial, and flexible nanocomposites for tissue engineering applications. The results demonstrated that all synthesized resins exhibited acceptable biocompatibility. Notably, the sample containing titanium dioxide (TiO2) nanocrystals showed low cytotoxicity and a high cell proliferation rate, which remained superior to the control for up to 48 hours. The biomechanical properties of osteoblast cells in direct contact with circular scaffolds exhibited a significantly higher Young’s modulus (22.66±6.62 MPa) compared to cells seeded on rectangular scaffolds and flat surfaces, which displayed values of 13.79±2.54 MPa and 18.27±3.31 MPa, respectively. Optical and spectroscopic observations revealed that it is possible to regulate the physicochemical properties—including moderate roughness, increased hydrophilicity, and the formation of functional groups on polymeric substrates treated with phosphate-buffered saline (PBS)—to improve the adhesion of pulmonary epithelial cells. Additionally, the polymer functionalized with red propolis nanoparticles (RP NPs) exhibited a significant antibacterial effect against S. aureus. This effect was attributed to the presence of phenolic compounds in the polymeric samples, confirmed by Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy. Finally, the scaffolds with parallel and circular microgrooves fabricated via 2PP demonstrated potential for the controlled release of RP NPs, indicating significant applicability in wound healing processes.
Palavras-chave: Resina biocompatível
Arcabouços celulares
Polimerização
Absorção de dois fótons
Biocompatible resin
Cellular scaffolds
Polymerization
Absorption of two photons
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Física
Citação: SANTOS, Laura Maísa Souza dos. Investigação do comportamento celular em ambientes poliméricos biocompatíveis e microestruturados por litografia 3D multifotônica. 2025. Tese (Doutorado em Física) – Programa de Pós-Graduação em Física, Instituto de Física, Universidade Federal de Alagoas , Maceió, 2024.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/17450
Data do documento: 12-dez-2024
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