2.5 encapsulação de células
encapsulação de células ou a capacidade dos biomateriais para reter células para transplante é fundamental para a sobrevivência celular transplantada e seus efeitos terapêuticos para ocorrer. Além da ligação celular à superfície biomaterial, a suspensão celular em hidrogels 3D também é uma estratégia viável. Os biomateriais que são comumente transformados em hidrogéis incluem colagénio, fibrina, ácido hialurônico (HA), quitosano, alginato e poli(etilenoglicol) (PEG) (Ford et al., 2006; Hatami et al., 2009; McCreedy et al., 2014; Mosahebi et al., 2003; Thompson et al., 2018; Zahir et al., 2008). Nos últimos anos, a hydrogels tem atraído muita atenção como a matriz interna para a conduta de orientação nervosa. Hydrogels também pode ser usado como andaimes autônomos, particularmente para SIC como suas propriedades mecânicas coincidem estreitamente com o ECM da medula espinhal nativa (Macaya e Spector, 2012; Madigan et al., 2009). Ao comparar diferentes macro-arquiteturas usadas para SCI, foi mostrado que os projetos do caminho aberto eram melhores do que os projetos fechados, como cilindro, tubo e multicanal, que afetaram negativamente o tecido circundante, dobrando o comprimento do defeito (Wong et al., 2008). Considerando que a medula espinhal tem ambas as conexões longitudinais (isto é, trato espinocerebelar, trato corticoespinal etc.), bem como conexões laterais entre diferentes tipos de interneuros e neurônios motores, extensão neurite para todas as direções é preferível (Friedman et al., 2002; Kiehn and Butt, 2003). As propriedades inerentes de hidrogels, como ser Macroporoso e macio, permitem trocas moleculares, adesão celular e migração que podem ser potencialmente benéficas para a regeneração neuronal (Macaya e Spector, 2012; Madigan et al., 2009; Novikova et al., 2006; Xie et al., 2009; Yuan et al., 2004). Outra grande vantagem do hydrogels é a sua injetabilidade. Materiais injetáveis podem facilmente conformar-se à forma da cavidade da lesão no SIC. Isto evita a necessidade de acomodar andaimes com geometria definida, o que pode envolver a remoção de tecido saudável em torno do local da lesão. O material injectável deve solidificar – se em condições fisiológicas, geralmente em minutos, para manter a encapsulação das células transplantadas.
vários parâmetros de projeto precisam ser considerados para hidrogelos que são usados como plataformas de distribuição celular (Macaya e Spector, 2012; Shoichet et al., 2007). Como discutido anteriormente, a porosidade, a força mecânica e a taxa de degradação São parâmetros de projeto importantes para biomateriais. O tempo para a gelação também é crítico para o transplante de células. Geralmente, um relativamente rápido congelamento ou reticulação processo sob o suave condição é o preferido para manter a localização de células encapsuladas e/ou agentes terapêuticos e para evitar danos adicionais no local da lesão. Uma vez que a maioria dos hydrogels se cruzam através de gatilhos químicos ou físicos, as células transplantadas devem ser capazes de sobreviver nestas condições. O crosslinker químico pode ser citotóxico, enquanto os gatilhos físicos podem envolver mudanças de células para condições não-fisiológicas (temperatura, pH) que não são favoráveis à sua sobrevivência. Os iniciadores químicos e os cruzadores necessários para a formação de hidrogéis não devem ter um impacto negativo nas populações de células transplantadas. Especialmente no caso dos hidrogels injectáveis, os cruzadores químicos geralmente não podem ser lavados in vivo ou apagados antes da implantação. Métodos de crosslinking químicos comuns incluem polimerização fotoiniciada, enzimática e crosslinking molecular. Polimerização foto-iniciada muitas vezes envolve o uso de luz ultravioleta (UV) com uma molécula de foto-iniciador. Enquanto este método permite gelação rápida, luz UV e foto-iniciador pode induzir apoptose (Hynes et al., 2007). No caso dos hidrogéis com ligação cruzada enzimática, os efeitos das enzimas nos tipos celulares transplantados devem ser considerados e investigados (Yang et al., 2016). Os cruzadores moleculares apresentam a vantagem do módulo de elasticidade ajustável e da taxa de degradação (Sundararaghavan et al., 2008); no entanto, eles também podem ser citotóxicos dependendo da concentração e tipos de células encapsuladas (Barker et al., 1980; Liang et al., 2003). As estratégias de cross-linking físicas comuns incluem temperatura, crosslinking iônico e sistemas de auto-montagem. A vantagem dos gatilhos físicos é que eles muitas vezes podem ocorrer em soluções aquosas. Parâmetros importantes a considerar são mudanças drásticas de temperatura e pH que podem induzir a morte celular (Gillette et al., 2008; Wang et al., 2008). Uma classe importante de hidrogel auto-montagem é o hidrogel de desbaste. Os principais requisitos para os hidrogelos de desbaste são a capacidade de fluir sob pressão modesta, gel rápido após a injecção e manter uma resistência mecânica suficiente durante o processo de implantação. Gelação lenta pode resultar em sedimentação de células transplantadas e medicamentos. O importante é que os métodos de cross-linking físico muitas vezes resultam em hidrogels fracos com moduli variando em dezenas a centenas de Pa. Esta gama corresponde à força mecânica da medula espinhal, tornando-os adequados para reparação SCI. No entanto, essa resistência mecânica pode não ser suficiente para a reparação de PNI.
outro problema potencial com o uso de hidrogels é se axônios regeneradores e células de suporte podem eficientemente remodelar os hidrogels para ser um ambiente permissivo de crescimento. Estudos anteriores utilizando hidrogels mostraram que a regeneração a longo prazo do nervo periférico para defeitos sub-críticos em ratos (5 mm) foi comprometida devido a impedimentos físicos colocados pelos hidrogels sólidos (Madison et al., 1987; Valentini et al., 1987). Isto pode destacar a importância da remodelação da matriz utilizando proteases, como a metaloproteinase da matriz (MMP) 9, Para A Regeneração eficiente (Nordstrom et al., 1995; Shubayev and Myers, 2004). Estudos adicionais exploraram os efeitos da composição da matriz de colagénio na diferenciação ESC murine. Especificamente, a concentração de colagénio afeta a capacidade dos corpos embrioides de ESCs, para diferenciar dentro do andaime (Battista et al., 2005). Em concentrações elevadas de colagénio, as células não puderam migrar e tornaram–se apoptóticas, indicando uma concentração óptima de matriz para a migração celular e o contacto célula-célula é necessário para a sobrevivência e diferenciação das células-tronco.
