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Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.98.2020.tde-17122019-153538
Documento
Autor
Nombre completo
Márcia Mayumi Omi Simbara
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2019
Director
Tribunal
Andrade, Aron Jose Pazin de (Presidente)
Paiva, Katiucia Batista da Silva
Santos, Magaly Arrais dos
Venancio, Everaldo Carlos
Título en portugués
Fabricação e caracterização de um protótipo de arcabouço para engenharia tecidual de válvulas cardíacas
Palabras clave en portugués
Engenharia Tecidual
Materiais Biocompatíveis
Valvas Cardíacas
Resumen en portugués
Estima-se que, em 2050, o número de pacientes ao redor do mundo que precisarão de substituições valvares chegue a 850 mil por ano. As próteses atuais (mecânicas e biológicas) apresentam bons resultados, porém são incapazes de crescer com os pacientes. A engenharia tecidual aparece como promessa para resolução deste problema, pois visa à criação de um substituto vivo. O presente trabalho teve como objetivo fabricar e caracterizar um novo arcabouço polimérico biorreabsorvível para engenharia tecidual de valvas cardíacas, além de encontrar um processo de esterilização eficaz para viabilizar seu uso como dispositivo implantável. O arcabouço, inicialmente projetado para valvas semilunares, foi baseado no formato das próteses biológicas, sendo composto por um anel rígido, denominado stent (cujo formato foi otimizado através do método de otimização topológica) e três folhetos flexíveis. Os processos de fabricação e materiais escolhidos para a confecção do arcabouço foram: a manufatura aditiva em poli(ácido láctico) (PLA) para o stent, e a técnica de fiação por sopro em solução com poli(?-caprolactona) (PCL) para os folhetos. Primeiramente, foram fabricadas amostras, utilizando as mesmas técnicas e materiais mencionados, em formato simplificado (retangular). Estas foram submetidas a caracterizações químicas, mecânicas, morfológicas e de desempenho biológico. A esterilização por plasma de peróxido de hidrogênio foi então testada e validada, e as amostras estéreis foram caracterizadas da mesma maneira, para verificar se este processo causou alguma alteração. Posteriormente, um protótipo completo foi fabricado e seu desempenho hidrodinâmico foi avaliado. Os resultados mostraram que o processo de esterilização cumpriu seu propósito sem alterar as propriedades analisadas do arcabouço. O desempenho hidrodinâmico foi considerado satisfatório, dado que o arcabouço suportou pressões de até 120 mmHg por mais de 30 minutos, indicando assim que o design e os materiais escolhidos são adequados. Tais resultados indicam que o arcabouço pode, em breve, seguir para a cultura celular em biorreator, onde espera-se obter uma estrutura com organização tecidual semelhante à da valva nativa.
Título en inglés
Fabrication and characterization of a scaffold prototype for heart valve tissue engineering
Palabras clave en inglés
biomaterials
heart valves
tissue engineering
Resumen en inglés
The annual number of patients requiring valve replacement surgeries worldwide is projected to reach 850,000 by the year 2050. While current prosthetic valves (mechanical and biological) offer good results, they are cannot grow with the patients. Tissue engineering represents a promising alternative to solve this problem, because it aims to create living substitutes. The present work aimed to fabricate and characterize a new bioresorbable polymer scaffold for heart valve tissue engineering, as well as to find an effective sterilization process to allow its use as an implantable device. The scaffold, initially intended for use as a semilunar valve, was based on the shape of biological valves, and was composed of a rigid ring, called stent (whose shape was optimized using the topological optimization method) and three flexible leaflets. The fabrication techniques and materials chosen to produce the scaffold were: additive manufacturing with poly(lactic acid) (PLA) for the stent, and solution blow spinning with poly(?-caprolactone) (PCL) for the leaflets. Firstly, samples were fabricated using the aforementioned techniques and materials, but in a simpler shape (rectangular). They were then characterized as to their chemical composition, mechanical properties, microstructure and biological performance. Hydrogen peroxide plasma sterilization was then tested and validated, and the sterilized samples were characterized in the same way to verify whether the process had caused any modification. After that, a complete prototype was produced, and its hydrodynamic performance was evaluated. Results showed that the sterilization process fulfilled its goal without having caused any negative changes in the analyzed scaffold properties. Hydrodynamic performance was considered satisfactory, given that the scaffold withstood pressures of up to 120 mmHg for more than 30 minutes, which indicated the chosen design and materials are adequate. Such results suggest that this scaffold may soon be able to proceed to cell culture in a bioreactor, where hopefully a structure with native-like tissue organization will be obtained.
 
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Fecha de Publicación
2020-02-27
 
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