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A osteoartrite afeta cerca de 7% da população mundial, levando à necessidade de se estabelecer estratégias de longo prazo para o seu tratamento. Sistemas produzidos à base de hidrogéis de polímeros naturais podem auxiliar na regeneração do tecido e restituição das funções articulares, no entanto, o comportamento mecânico e reológico das formulações já disponíveis deve ser aprimorado. Entende-se, ainda, que a incorporação de células viáveis e substâncias bioativas pode permitir, de forma concomitante, a regeneração mais rápida da cartilagem e o alívio dos sintomas clínicos causados pelas lesões já existentes. Assim, o objetivo deste projeto é desenvolver biomateriais à base de hidrogéis de polímeros naturais, avaliando seu reforço com nanocelulose, bem como a incorporação de células viáveis e curcumina. Neste estudo propõe-se a utilização da técnica de impressão 3D para produzir suportes implantáveis, bem como obter formulações destinadas à injeção intra-articular direta. Os hidrogéis serão produzidos utilizando alginato associando-o à goma xantana, colágeno e/ou ácido hialurônico. No caso do colágeno, em particular, um estudo adicional será realizado, comparando-se produtos comercialmente disponíveis com materiais obtidos pela equipe por processamento em condições supercríticas. Além dos polissacarídeos acima mencionados, outros biopolímeros poderão ser incorporados às formulações, como por exemplo, a goma de cajueiro, no sentido de agregar novas propriedades relevantes à aplicação pretendida. Tais sistemas serão testados com diferentes condições de reforço de nanocristais de celulose sendo, na sequência, verificadas a estabilidade frente à inversão de tubos, ao processo de esterilização, bem como o seu comportamento reológico e mecânico. Os hidrogéis que apresentarem o melhor desempenho serão caracterizados quanto à microestrutura e citotoxicidade. Em seguida, será avaliada a incorporação da curcumina e a sua cinética de liberação e, também, a associação de esferoides de células estromais mesenquimais da polpa dentária. As formulações mais promissoras serão, ao final, submetidas ao processo de bioimpressão 3D, quando for o caso ou analisadas quanto ao seu potencial de uso em terapias injetáveis. Com este estudo, espera-se contribuir para a elaboração de novos materiais capazes de atuar de forma efetiva no reparo da osteoartrite. (AU)
Este projeto Jovem Pesquisador, está em consonância com às iniciativas da FAPESP de fomentar acordos de cooperação científica e tecnológica nos temas da manufatura avançada, e tem como propósito conduzir estudos sistemáticos de planejamento experimental, de simulação computacional e de testes de processamento por manufatura aditiva (MA) pela técnica de fusão em leito de pó com feixe de laser (PBF-LB). Os objetivos compreendem: i) o planejamento experimental e a simulação computacional do comportamento mecânico dos corpos de prova (escala macrométrica); ii) o processamento por PBF-LB de materiais com diferentes graus de absorvidade utilizando laser de alta potência com formato da distribuição de calor e diâmetro do feixe programável; iii) a exploração de rotas de pós-processamento por tratamento térmico e por fim iv) a caracterização microestrutural e das propriedades mecânicas dos corpos de prova. Será abordado o processamento de materiais que apresentam características distintas de processabilidade, como os aços AISI-H13 (UNS T20813) e Maraging M300 (UNS K93120) e a liga CuCrZr (UNS C18150). Ao final do projeto a expectativa é que seja estabelecida a base de conhecimento para definição de metodologias de processamento, pós-processamento e caracterização de diferentes materiais processados por MA PBF-LB. (AU)
Os organ-on-a-chip surgiram como uma ferramenta para melhorar o poder preditivo das análises pré-clínicas através de uma representação in vitro precisa da fisiologia humana, substituindo em muitos casos a experimentação animal. Esta aplicação é alcançada através da convergência dos campos de microfabricação, microfluídica e engenharia de tecidos. Desta forma, este projeto porpõem o desenvolvimento de três plataformas de organ-on-a-chip com arquiteturas distintas para a avaliação de biomateriais utilizados na regeneração óssea e pulpar. Para isto, serão empregadas técnicas de impressão 3D e bioimpressão na confecção dos dispositivos, que serão mantidos em um biorreator de perfusão para simular o fluxo sanguíneo. As análises serão realizadas com culturas 3D de células-tronco de polpa dentária saudável (DPSC), células-tronco da papila apical (SCAP), células de linhagem osteoblástica humana (SAOS-2) e células endoteliais de veia umbilical humana (HUVECs). Os chips serão utilizados para investigar a viabilidade celular e a adesão e espalhamento em scaffolds bioimpressos com biotinta à base de gelatina metacrilada funcionalizada ou não com diferentes óxidos metálicos (óxidos de, estrôncio, magnésio e silício) produzidos por bioimpressão 3D mSLA. (AU)
A demanda por produtos saudáveis e sustentáveis, incorporados de bioativos tem aumentado devido aos benefícios que essas moléculas funcionais trazem para a saúde e nutrição. Inúmeras tecnologias têm sido empregadas para incorporar e proteger esses compostos bioativos. Dentre essas, encontra-se a impressão 3D, que pode ser uma ferramenta promissora para incorporar bioativos sensíveis, que são facilmente degradáveis, ou mesmo um ingrediente funcional, contribuindo assim para a produção de alimentos promotores da saúde. Além disso, essa tecnologia pode ir ao encontro da demanda dos consumidores em termos de textura e sabor, assim como da aparência dos produtos, que pode ser mais atraente e personalizada. Desta forma, este projeto tem por objetivo principal desenvolver um hidrogel à base de polissacarídeos extraídos de algas marinhas pardas do gênero Sargassum, como o alginato e o fucoidano, visando aplicação em impressão 3D. Para isso, primeiramente pretende-se produzir hidrogéis a base de alginato, in natura ou despolimerizado com ozônio, reticulado com cloreto de cálcio, em diferentes concentrações, e combinado com agar agar visando obtenção de uma matriz para impressão 3D. A(s) tinta(s) mais adequada(s) para impressão será (ão) enriquecida (s) com fucoidano, constituindo assim uma alternativa para produzir alimentos funcionais a partir de compostos bioativos extraídos de algas. Os hidrogéis híbridos serão caracterizados em relação ao comportamento reológico, printabilidade e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Já as estruturas formadas após a impressão 3D, e liofilizadas a fim de torná-las estáveis ao armazenamento, serão caracterizadas através de estudos de microscopia eletrônica de varredura (MEV), FTIR, Análise de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) por Hidrogênio (H1), textura, capacidade de inchamento, porosidade, perda de peso além de estudo de liberação de antioxidantes a fim de avaliação de sua performance mecânica e da capacidade de liberação do antioxidante da matriz impressa. Os biomateriais obtidos podem ser usados na formulação de alimentos funcionais, produtos farmacêuticos e cosméticos. (AU)
A tecnologia de manufatura aditiva, mais conhecida como impressão 3D, vem ganhando popularidade por causa de sua versatilidade de aplicações, precisão, capacidade de criar formas complexas, velocidade e menor desperdício de insumos. Como propriedade de especial interesse, a atividade fotocatalítica desempenhada pela mudança da condição de isolante para condutor pelas nanoestruturas de TiO2 poderia ter a capacidade de aprimorar as soluções de impressão 3D já disponíveis atualmente. O objetivo deste trabalho será avaliar a influência da adição de nanopartículas de TiO2 dopadas com manganês à diferentes sistemas para impressão 3D e do método de pós-polimerização empregue nas propriedades físicas, óticas, mecânicas e biológicas. Serão avaliados dois sistemas disponíveis comercialmente: a resina Smart Print Bio Vitality (Smart Dent, São Carlos, Brasil) utilizando impressora 3D Flashforge Hunter (Flashforge, Jinhua, China) e a resina Crown and Bridge (DENTCA, Torrance, United States) utilizando a impressora Pro95 S (SprintRay, Los Angeles, United States). Para testar essa hipótese, será realizada a incorporação das nanopartículas às resinas nas proporções de 0,5% e 1% em peso e os espécimes divididos serão divididos em grupos de acordo com o sistema de manufatura aditiva (resina/impressora 3D), concentração de nanopartículas incorporadas e sistema de pós-polimerização a ser utilizado. Parte dos espécimes serão pós-polimerizados utilizando uma câmara de pós-polimerização com luz UV como recomendam os fabricantes e outra parte será pós-polimerizada utilizando uma câmara de pós-polimerização experimental que será construída para a execução dessa proposta que combina luz UV e luz branca, onde as nanopartículas de TiO2 poderiam expressar sua máxima atividade fotocatalítica e então serão avaliadas a resistência à flexão, módulo de elasticidade, microdureza Knoop, densidade de ligações cruzadas, compatibilidade biológica, estabilidade de cor, translucidez, rugosidade de superfície, e acurácia de manufatura. Adotando um nível global de significância de 5%, os resultados serão analisados através de testes de análises de variâncias, análise de Weibull e testes de comparações múltiplas de Tukey. (AU)
Nas últimas duas décadas, a tomografia computadorizada (CT) por raios X tornou-se um dos mais importantes métodos de diagnóstico por imagem. A eficiência da técnica de CT aumentou sua popularidade em todo o mundo. Assim, o desenvolvimento de avaliações globais de dose e otimizações de procedimentos são tarefas importantes. Trabalhos recentes têm estabelecido associações importantes entre Figuras de Mérito (FOM´s) e modelos de observadores, permitindo avaliar a relação entre a qualidade de imagem quantitativa do ponto de vista físico, correlacionando métricas, parâmetros e grandezas mensuráveis ou avaliadas a partir de modelos matemáticos, e a qualidade subjetiva ou clínica, associada à percepção de observadores. Contudo, as implementações práticas destes modelos só podem ser realizadas com o desenvolvimento e a validação de objetos simuladores construídos com estruturas internas e materiais adequados que permitam avaliações destas FOMs físicas e observacionais adequadas. A construção de objetos simuladores com estas propriedades, utilizando técnicas de manufatura aditiva e usinagem, além de sua validação, são propostas centrais do presente projeto. Além disso, o projeto propõe correlacionar os resultados das FOMs com observações qualitativas para encontrar métodos de otimização dos procedimentos clínicos que maximizem a qualidade das imagens, utilizando-se de doses de radiação adequadas, compatíveis com os DRLs correspondentes. Estes problemas são importantes de serem tratados, uma vez que não existem ainda métodos padronizados e validados que associem as métricas de qualidade e dosimétricas, regularmente avaliadas por equipes de controle de qualidade, com a interpretação subjetiva das imagens. Esta associação permitirá o estabelecimento de estratégias efetivas de otimização de procedimentos clínicos em CT. (AU)
A Engenharia Tecidual, a qual caracteriza um campo de destaque dentro da Medicina Regenerativa, tem permitido estabelecer e experimentar diferentes estratégias com potencial de favorecer a regeneração de tecidos e órgãos por meio de métodos inovadores de biofabricação e cultura celular. Dentro deste campo, a impressão tri-dimensional (3D) tem aberto novas possibilidades para proporcionar controle preciso da arquitetura dos biomateriais. Neste projeto, está sendo proposta a translação de técnicas de manufatura aditiva para o desenvolvimento de estratégias de Engenharia Tecidual aplicáveis dentro do campo da Odontologia Regenerativa. Desta forma, serão propostas aplicações de variadas técnicas de impressão 3D para criar scaffolds biomiméticos e multifuncionais a partir da quitosana e metacrilato de gelatina (GelMA). Diversas técnicas de impressão 3D (indiretas e diretas), realizadas com impressoras 3D convencionais e bioimpressoras, serão empregadas na modulação da arquitetura interna e externa de scaffolds a serem usados em estratégias de indução celular (cell-homing) para regeneração da dentina, polpa e osso. A bioimpressão será realizada por meio do uso da técnica de estereolitografia com o objetivo de obter elevada precisão de detalhes. Propostas de personalização dos scaffolds utilizando prototipagem serão testadas. (AU)