Davi Glanzmann, Leonara Fayer, Michele Munk

Construção de pele humana biomimética a base de matriz de nanobiocompósito contendo fibroblastos e queratinócitos humanos

Introduction

Construção de pele humana biomimética a base de matriz de nanobiocompósito contendo fibroblastos e queratinócitos humanos. Criação de pele humana biomimética 3D com nanobiocompósito de quitosana/NFC, integrando fibroblastos e queratinócitos. Potencial para engenharia de tecidos e testes toxicológicos.

Abstract

A pele, como principal barreira do corpo humano, é uma via importante de exposição a substâncias potencialmente tóxicas. Com o avanço da nanotecnologia, que tem se expandido rapidamente, produtos contendo nanomateriais são cada vez mais aplicados diretamente sobre a pele. Os testes de segurança e toxicidade desses produtos costumam ser feitos em culturas in vitro bidimensionais (2D) ou em animais; porém, devido às limitações na predição, diferenças filogenéticas e pressões ético-político-sociais, torna-se essencial a busca por métodos alternativos. Nesse contexto, modelos tridimensionais (3D) in vitro surgem como uma alternativa promissora, dado que podem contornar as barreiras impostas pelos outros métodos. O objetivo deste trabalho foi construir uma pele biomimética composta por matriz de nanobiocompósito à base de quitosana e nanofibras de celulose (NFC), contendo fibroblastos e queratinócitos humanos. As matrizes foram sintetizadas pelo método de casting, dissolvendo 1% (p/v) de quitosana de baixo peso molecular em solução de 1% (v/v) de ácido acético glacial. Posteriormente, as matrizes de quitosana foram combinadas com diferentes concentrações de NFC (0, 100 e 1000 µg/mL). Em relação à cultura celular, ambas as linhagens foram cultivadas nas matrizes utilizando meio DMEM suplementado com soro fetal bovino (10%) e antibióticos (1% penicilina/estreptomicina), sendo mantidas em incubadora com 5% de CO₂ a 37°C, em atmosfera umidificada.. A morfologia celular foi avaliada por microscopia de luz e o metabolismo celular por ensaio de MTT. Os resultados da microscopia mostraram alteração na morfologia das células, sugerindo um melhor aproveitamento do espaço 3D pelas células. O teste de MTT revelou uma redução na atividade mitocondrial dos fibroblastos nos tempos de 24h e 48h, e dos queratinócitos após 24h, sugerindo interferência da interação célula-matriz no metabolismo celular. No entanto, os queratinócitos demonstraram uma maior capacidade adaptativa, retornando a níveis metabólicos similares aos do controle após 48h de exposição. As matrizes sintetizadas pelo método de Casting mostraram-se viáveis para o cultivo celular, evidenciando uma influência significativa no metabolismo das células. Os resultados indicam que essas matrizes possuem grande potencial para suportar o crescimento celular e modular as respostas celulares. Diante disso, abrem-se novas perspectivas para sua aplicação em engenharia de tecidos e medicina regenerativa, além de proporcionarem alternativas promissoras para testes toxicológicos in vitro, contribuindo para o desenvolvimento de métodos mais avançados e éticos.

Review

Este trabalho apresenta uma investigação oportuna e relevante sobre a construção de um modelo biomimético de pele humana em 3D, com foco na sua aplicação como plataforma alternativa para testes de segurança e toxicidade. A motivação é claramente delineada, abordando as crescentes preocupações com a exposição a nanomateriais e as limitações éticas e preditivas dos modelos 2D e animais. A abordagem de utilizar uma matriz de nanobiocompósito à base de quitosana e nanofibras de celulose para co-cultivar fibroblastos e queratinócitos humanos é inovadora e alinha-se com a demanda por sistemas *in vitro* mais sofisticados e representativos da fisiologia humana. A metodologia empregou o método de casting para a síntese das matrizes de quitosana, combinando-as com diferentes concentrações de nanofibras de celulose, e utilizou linhagens celulares de fibroblastos e queratinócitos humanos. As avaliações iniciais incluíram microscopia de luz para morfologia celular e ensaio de MTT para metabolismo. Os resultados são promissores, indicando que as células se adaptaram à morfologia 3D. No entanto, o ensaio de MTT revelou uma redução inicial na atividade mitocondrial para ambas as linhagens, uma observação crítica que sugere uma interação significativa célula-matriz, com os queratinócitos demonstrando uma notável capacidade adaptativa ao retornar aos níveis metabólicos de controle após 48 horas. Em suma, o estudo estabelece a viabilidade dessas matrizes de nanobiocompósito para o cultivo celular, evidenciando seu potencial para modular as respostas celulares e apoiar o crescimento. Essa plataforma abre novas e importantes perspectivas para a engenharia de tecidos, medicina regenerativa e, crucialmente, para o avanço dos testes toxicológicos *in vitro*. Para futuras pesquisas, seria valioso aprofundar a caracterização da diferenciação celular, a formação de barreira epidérmica e os mecanismos exatos da interação célula-matriz que levam à alteração metabólica e posterior adaptação, consolidando o uso deste modelo como uma ferramenta robusta e eticamente superior.

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