Mecanismos de transdução de sinais como um fator preditivo para o desenvolvimento de biomateriais inteligentes / Signal transduction as a predictive factor for smart biomaterials development

RESUMO

Os biomateriais desempenham um importante papel no sucesso da regeneração de tecidos e órgãos. Atualmente, pesquisadores buscam métodos alternativos que possam predizer a biocompatibilidade de um material, bem como seu potencial em promover a adesão celular. Transdução de sinal envolve o estudo dos mecanismos intracelulares que regulam as respostas celulares a estímulos externos, tais como hormônios, citocinas e também adesão de células a superfícies de biomateriais. Vários eventos têm sido apontados como responsáveis pela adaptação celular e adesão a superfícies diferentes. Por exemplo, rearranjos do citoesqueleto durante a adesão celular requerem o recrutamento de proteínas tirosina quinases em estruturas de adesão focal que promovem a ativação transiente de FAK e Src. Além disso, a fosforilação de resíduos de tirosina (Y) tem sido aceita como um regulador crítico de uma série de eventos bioquímicos, incluindo proliferação celular, migração, diferenciação, sinalização, sobrevivência e metabolismo energético. O entendimento da sinalização envolvida nos mecanismos de adesão, proliferação e diferenciação de osteoblastos em superfícies utilizadas na confecção de implantes é fundamental para o projeto bem-sucedido de novos materiais inteligentes, que pode reduzir o tempo de reparo, permitindo a reabilitação mais rápida do paciente

ABSTRACT

Biomaterials play an important role in the successful regeneration of tissues and organs. Currently, researchers over the world are seeking alternative methods able to predict the biocompatibility of a material, as well as its potential to guide cell fate, from adhesion to differentiation. In this sense, signal transduction involves the study of the intracellular mechanisms that regulate the cellular response to external stimuli, such as those involved with cell adhesion on biomaterial surfaces and overall bringing a global intracellular mechanism over the cell adaptation. In this context, we have shown that during osteoblast adhesion there is a rigorous cytoskeletal rearrangement, requiring a efficient recruitment of protein tyrosine kinases in focal adhesion structures promoting the transient activation of both FAK and Src. Furthermore, phosphorylation at tyrosine residues (Y) has been accepted as a critical regulator of a series of biochemical events including cell proliferation, migration, differentiation, survival signaling and energy metabolism. The understanding of signaling mechanisms involved in adhesion, proliferation and differentiation of osteoblasts on different surfaces must be critical to the successful design of new “smart” materials, impacting on patient rehabilitation