O arcabouço de colágeno da dentina está intimamente envolvido na adesão de materiais restauradores resinosos ao dente. A degradação intrínseca da rede de colágeno, observada na base da interface resina-dentina, continua sendo um problema crítico na odontologia adesiva, limitando a vida útil das restaurações dentárias. Objetivos. Esta pesquisa pretende explorar o uso de materiais emergentes multifuncionais denominados MOFs (metal-organic frameworks) - que são formados por agregação de íons metálicos e ligantes orgânicos - na preservação da integridade do colágeno de matrizes de dentina desmineralizadas. Inspirados em aplicações recentes de MOFs na biointerface, postulamos que fibrilas de colágeno (de dentina humana desmineralizada) podem induzir a mineralização biomimética de cristais de MOF como revestimentos de proteção para estabilizar e reforçar as fibrilas nuas. O propósito do revestimento de MOF biomimeticamente mineralizado é proporcionar propriedades mecânicas e bioestabilidade superiores ao arcabouço de colágeno dentinário, afetando positivamente a longevidade da adesão resina-dentina. Métodos. A MOF microporosa com base em zinco conhecida como ZIF-8 (zeolitic imidazolate framework-8) será a principal candidata para a realização deste estudo devido a sua notável estabilidade química sob condições fisiológicas e boa biocompatibilidade. Além disso, a ZIF-8 já foi empregada como revestimento protetor para diferentes biomacromoléculas anteriormente. Scaffolds de colágeno (obtidos por condicionamento ácido de amostras de dentina pré-cortadas) serão incubados individualmente em soluções aquosas contendo os precursores típicos para a mineralização de cristais de ZIF-8. A formação de revestimentos de MOF protetores deverá ser facilitada pela afinidade da proteína fibrilar com os precursores da estrutura metalorgânica. As fibrilas de colágeno modificadas com o revestimento de ZIF-8 serão caracterizadas quanto a sua morfologia, comportamento mecânico/nano-mecânico e bioestabilidade frente a desafios enzimáticos com colagenases. Resultados esperados. Esperamos identificar uma potencial aplicação biomédica de MOFs protetoras mineralizadas biomimeticamente na estabilização de tecidos que são cruciais para a vida útil das restaurações dentárias de hoje em dia.

A degradação da matriz colagenosa da dentina por enzimas intrínsecas, como as metaloproteinases de matriz (MMPs), é um dos fatores associados à falha de restaurações dentárias feitas com materiais resinosos. Controlar a bioatividade das MMPs e proteger o colágeno susceptível são estratégias desejáveis na prevenção da atividade colagenolítica na dentina. Esta pesquisa propõe investigar o uso inédito de materiais nanoporosos e cristalinos conhecidos como MOFs (metal-organic frameworks) na prevenção da degradação do colágeno dentinário. Recentemente, demonstrou-se que biomoléculas como enzimas e proteínas são capazes de induzir a mineralização de MOFs protetoras em torno de si através de processos biomiméticos. Postulamos que MOFs possam ser sintetizadas ao redor de colagenases como cápsulas cristalinas, bem como de fibrilas de colágeno como revestimentos protetores. O objetivo é criar biocompósitos que apresentem bioatividade controlável (no caso de colagenase encapsulada por MOF) e alta resistência à proteólise (no caso de colágeno revestido com MOF). Os biocompósitos sintetizados (por exemplo, MOF/colagenase e MOF/colágeno) deverão ser estáveis em condições fisiológicas e incapazes de desenvolver atividade colagenolítica. A MOF conhecida como ZIF-8 terá destaque nesse estudo devido a sua estabilidade química, boa biocompatibilidade e citotoxicidade insignificante. Os biocompósitos MOF/colagenase e MOF/colágeno serão caracterizados quanto à composição química, estrutura, morfologia, bioatividade e bioestabilidade. Esperamos comprovar um conceito inovador sobre a aplicação de MOFs protetoras, formadas por mineralização biomimética, na bioengenharia de macromoléculas biológicas relacionadas, funcionalmente, à matriz dentinária.