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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.46.2013.tde-16012014-085947
Document
Author
Full name
Daniel de Souza Alcobia
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2013
Supervisor
Committee
Catalani, Luiz Henrique (President)
Gruber, Jonas
Hashimoto, Ronaldo Fumio
Title in Portuguese
Produção de nanofibras alinhadas de polímeros biodegradáveis para crescimento e regeneração de células neurais
Keywords in Portuguese
Células neurais
Eletrofiação
Fibras alinhadas
Polimeros
Quantificação
Suportes celulares
Abstract in Portuguese
A eletrofiação é uma celebrada técnica de processamento de polímeros, capaz de produzir fibras de diâmetro nanométrico. A montagem comum do sistema de eletrofiação permite a captação de fibras aleatórias sob a forma de um não-tecido. Diversas modificações nessa montagem permitem a obtenção de diferentes morfologias de fibras. Tais modificações são revisadas e discutidas neste trabalho. Na produção de suportes de crescimento de células neurais, é interessante que seja incorporada alguma anisotropia no meio. Assim, um aparato de eletrofiação, capaz de produzir fibras alinhadas, foi construído e a variação dos parâmetros de seu processamento permitiu a obtenção de diferentes qualidades de alinhamento das fibras para dois polímeros biodegradáveis. Diversos parâmetros influenciaram a qualidade desse alinhamento, porém a velocidade de captação das fibras mostrou ser o mais impactante, em acordo com dados reportados na literatura. A morfologia das fibras foi avaliada quanto ao seu diâmetro, com o auxílio de micrografias de MEV e do software de edição de imagens ImageJ. Adicionalmente buscou-se avaliar a qualidade do alinhamento de tais fibras. Para tanto, foi desenvolvida uma metodologia de quantificação de qualidade de alinhamento de fibras, baseado nas micrografias e na ferramenta de FFT do ImageJ. A metodologia proposta foi capaz de ordenar de maneira objetiva e consistente a qualidade do alinhamento das fibras obtidas, mesmo quando a análise visual (usada como referência) se provava ineficiente. A metodologia proposta foi incorporada num plugin para ImageJ, via algoritmo computacional escrito em Java. Com o uso do plugin, foi possível processar diversas micrografias, obtidas em diferentes pontos das malhas eletrofiadas e com variadas magnificações, a fim de se criar uma estatística dos resultados obtidos para qualidade de alinhamento das fibras, algo inédito na literatura. Malhas eletrofiadas com diferentes qualidades de alinhamento de suas fibras foram utilizadas como substrato na cultura de células precursoras neurais, provenientes de neuroesferas. Foi feita a cultura de células progenitoras neurais, provenientes de neuroesferas, tendo como substrato malhas eletrofiadas com diferentes qualidades de alinhamento, a fim de se avaliar o impacto dos contatos físicos das fibras sobre a migração e diferenciação de tais células.
Title in English
Production of aligned biodegradable polymer nanofibers for neural cell growth and regeneration
Keywords in English
Cell scaffolds
Electrospinning
Fiber alignment
Neural cells
Polymer
Quantification
Abstract in English
Electrospinning is a celebrated technique of polymer processing, able to produce fibers with nanometric diameter. Common assembly of electrospinning apparatus allows collection of random fibers in a non-woven matt. Several modifications on this assembly enable different fiber morphologies to be obtained. Such modifications are revised and discussed in this work. In the production of cell growth scaffolds, its interesting that some anisotropy is incorporated in the medium. Therefore, an electrospinning apparatus capable of producing aligned fibers was constructed. Variation of processing parameters of said apparatus enabled different alignment qualities of fibers to be attained for two biodegradable polymers. Many parameters influenced on the quality of said alignment; fiber collection speed, however, proved more impacting, in accordance with literature data. Fiber morphology was assessed in regard to its diameter with the aid of MEV micrographs and ImageJ software. Furthermore, assessment of fiber alignment quality was sought. For this matter, it has been developed a quantification methodology for fiber alignment quality, based on micrographs and ImageJ's FFT tool. The proposed methodology was able to objectively and consistently rank fiber alignment quality, even when visual analysis (used as reference) failed to do so. This methodology was incorporated in a plugin for ImageJ, via Java script algorithm. With the aid of this plugin it was feasible to process several micrographs, taken from electrospun mats at different spots and magnifications. This helped create statistics about obtained results of fiber alignment quality, on an unprecedented approach in written literature. Electrospun mats with varying quality in fiber alignment were used as substrate in the culture of neural precursor cells from neurospheres to assess the influence of contact guidance on migration and differentiation of such cells
 
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Publishing Date
2014-04-07
 
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