Albumina de soro bovino

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 12336 (2022) Citar este artigo

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O grafeno e sua família têm um grande potencial na engenharia de tecidos devido às suas propriedades supermecânicas, condutividade elétrica e propriedades antibacterianas. Considerando outras propriedades do grafeno, como alta área superficial e funcionalização pronta para uso de acordo com os grupos com alto teor de oxigênio na família do óxido de grafeno, algumas necessidades podem ser abordadas na engenharia de tecidos ósseos. Aqui, nós sintetizamos e decoramos nanopartículas de estrôncio (SrNPs) durante o processo de redução de óxido de grafeno usando o método verde e inovador. Sem o uso de hidrazina ou ligantes químicos, as NPs de estrôncio foram sintetizadas e decoradas na superfície do rGO simultaneamente usando BSA. Os resultados das espectroscopias UV-Vis, FTIR e Raman demonstraram que o BSA pode reduzir com sucesso o óxido de grafeno e os SrNPs decorados na superfície do rGO. FESEM e TEM exibiram que os SrNPs sintetizados in situ tinham 25-30 nm de diâmetro. Curiosamente, a viabilidade celular para células MC3T3-E1 tratadas com SrNPs-rGO foi significativamente maior do que BSA-rGO e GO em concentração constante. Além disso, investigamos a atividade da fosfatase alcalina (ALP) dessas nanofolhas e os resultados demonstraram que Sr-BSA-rGO aumentou a atividade de ALP mais do que GO e BSA-rGO. Notavelmente, a expressão relativa dos genes RUNX 2 e Col1 das células MC3T3-E1 foi aumentada quando tratadas com nanofolhas de Sr-BSA-rGO. Este estudo revelou que o uso de proteínas e outras biomoléculas como agente verde e fácil para decoração de nanopartículas inteligentes na superfície de nanofolhas seria promissor e auxiliaria o pesquisador a substituir os materiais agressivos e tóxicos do tipo hidrazina por métodos biologicamente corretos. Esses resultados demonstraram que o Sr-BSA-rGO tem excelente capacidade de regenerar o tecido ósseo e pode ser usado como um impulsionador da osteogênese em implantes.

O osso é um dos tecidos mais críticos do corpo, pois serve como base para suporte mecânico, proteção de órgãos e continuidade esquelética. Danos à integridade estrutural óssea podem ocorrer por várias causas, incluindo trauma, cirurgia, tumores e osteoporose1. Na maioria dos casos, o osso tem uma capacidade significativa de se regenerar e se reparar. No entanto, existem certas situações em que a regeneração completa do tecido ósseo não é viável e necessita de maior estimulação2. Os biomateriais são uma alternativa viável aos transplantes ósseos na engenharia de tecidos ósseos3,4. Hidroxilapatita sintética, fosfato tricálcico, outras biocerâmicas, scaffolds poliméricos e implantes metálicos são exemplos de biomateriais amplamente utilizados na engenharia de ossos e tecidos duros4. Os avanços da nanotecnologia transformaram a pesquisa nanomédica em ciência clínica, resultando em novos nanodispositivos e nanossistemas que dependiam do design e da integração perfeita de nanomateriais funcionais. Os derivados da família do grafeno têm recebido muito interesse em aplicações biomédicas entre muitos nanobiomateriais sintéticos5,6. Uma versão hidrofílica da folha de grafeno com átomos de carbono sp2 hibridizados, conhecida como óxido de grafeno (GO), surgiu como uma aplicação biomédica promissora7. A forma reduzida do óxido de grafeno, que apresentou toxicidade, biocompatibilidade e sítios de reação mínimos, pode ser utilizada para estimular atividades celulares e aumentar a capacidade osteogênica do tecido ósseo8,9,10. As propriedades terapêuticas ortopédicas do estrôncio (Sr) têm gerado interesse neste contexto11. Os tecidos duros humanos podem acumular Sr, que pode deslocar o cálcio da fase apatita do mineral ósseo. O Sr também está associado a um aumento na resistência à compressão óssea, enquanto sua falta está associada a consequências negativas nos tecidos duros. Estudos in vitro e in vivo demonstraram que os íons Sr estimularam a formação óssea e inibiram a reabsorção óssea, tornando-os um agente potencial para o tratamento da osteoporose12. As propriedades do Sr tornaram-no um ingrediente popular em vidros bioativos e biocerâmicas devido às suas vantagens13. O Sr tem sido utilizado em aplicações de remodelação óssea devido à sua semelhança estrutural e físico-química com os íons de cálcio (Ca2+). Por exemplo, a incorporação de Sr em implantes de fosfato de cálcio e titânio foi investigada para melhorar as propriedades de formação óssea desses materiais14. Devido à grande área de superfície das nanofolhas de grafeno, recentemente, pesquisadores sintetizaram SrNPs na superfície do grafeno por co-redução de GO e Sr15. A hidrazina, como agente redutor, foi utilizada para reduzir e apesar dos SrNPs na superfície do rGO relatado por Kumar et al.16. Recentemente, Qi et al. sintetizaram nanofolhas de rGO decoradas com Sr usando hidrazina incorporada ao Poli(L-lactídeo) (PLLA) para a fabricação de andaime 3D. A indução da osteogênese em Sr-rGO foi superada por scaffolds de rGO e PLLA puro15. No entanto, esses estudos demonstraram alta capacidade das nanofolhas de Sr-rGO para engenharia de tecido ósseo, porque aumentar a força do grafeno e as propriedades osteogênicas do Sr usando hidrazina no processo de síntese era uma grande preocupação. Primeiro, a solubilidade em água das nanofolhas de rGO diminuiu significativamente, o que causou dificuldades no processo de fabricação de compósitos à base de grafeno. Em segundo lugar, a hidrazina foi um reagente tóxico que afetou a saúde do usuário durante o experimento17. Muitos esforços foram feitos para introduzir um redutor verde e seguro para superar essa limitação da hidrazina. Por exemplo, proteínas como albumina de soro bovino (BSA) e ácido ascórbico são os redutores seguros para GO3,18,19.