Use of calcium phosphate cement scaffolds for bone tissue engineering: in vitro study / A utilização do cimento de fosfato de cálcio como arcabouço para engenharia de tecido ósseo: estudo in vitro

ABSTRACT

Purpose: To evaluate the ability of macroporous tricalcium phosphate cement (CPC) scaffolds to enable the adhesion, proliferation, and differentiation of mesenchymal stem cells derived from human bone marrow. Methods: Cells from the iliac crest of an adult human donor were processed and cultured on macroporous CPC discs. Paraffin spheres sized between 100 and 250µm were used as porogens. Cells were cultured for 5, 10, and 15 days. Next, we assessed cells' behavior and morphology on the biomaterial by scanning electron microscopy. The expression levels of the BGLA and SSP1 genes and the alkaline phosphatase (ALP) activity were quantified by the quantitative real-time polymerase chain reaction technique (QT-PCR) using the fluorophore SYBR GREEN®. Results: QT-PCR detected the expression of the BGLA and SSP1 genes and the ALP activity in the periods of 10 and 15 days of culture. Thus, we found out that there was cell proliferation and differentiation in osteogenic cells. Conclusion: Macroporous CPC, with pore sized between 100 and 250µm and developed using paraffin spheres, enables adhesion, proliferation, and differentiation of mesenchymal stem cells in osteogenic cells and can be used as a scaffold for bone tissue engineering.

RESUMO

Objetivo: Avaliar a capacidade de suportes tridimensionais macroporosos de cimento de fosfato de cálcio (CFC), de permitir a adesão, proliferação e diferenciação de células-tronco mesenquimais derivadas da medula óssea humana. Métodos: células obtidas da crista ilíaca de um doador humano adulto foram processadas e cultivadas sobre suportes de CFC, macroporosos, que tiveram como corpo gerador de poros, microesferas de parafina, com tamanho entre 100 e 250µm. Os períodos de cultura estabelecidos foram de cinco, 10 e 15 dias. Após estes períodos, o comportamento e a morfologia das células junto ao biomaterial foram avaliados por meio de Microscopia Eletrônica de Varredura. Os níveis de expressão dos genes BGLA e SSP1 bem como a atividade da Fosfatase Alcalina (ALP) foram quantificados pela técnica de PCR em Tempo Real (QT-PCR) utilizando o fluoróforo SYBR Green®. Resultados: O QT-PCR detectou a expressão dos genes BGLA e SSP1 e a atividade da fosfatase alcalina nos períodos de 10 e 15 dias de cultura. No período de cinco dias, não foi observada a expressão de nenhum dos genes investigados. Conclusão: O CFC, macroporoso, com tamanho de poros entre 100 e 250µm, criados por meio da utilização de microesferas de parafina, permite a adesão, proliferação e diferenciação de células-tronco mesenquimais em células osteogênicas, podendo ser utilizado como arcabouço para engenharia de tecido ósseo.