Publicação
Development of a 3D in vitro bioprinted spheroid model to study the foreign body reaction
| Resumo: | Introdução: O aumento da esperança média de vida global levou a uma maior prevalência de condições degenerativas associadas à idade que exigem implantes de biomateriais. Isto intensificou a necessidade de modelos in vitro mais adequados para estudar a reação ao corpo estranho (foreign body reaction (FBR)). Atualmente, os modelos 2D convencionais não reproduzem a complexidade das interações célula-célula, enquanto que os modelos 3D ainda carecem de reprodutibilidade e relevância imunológica. Objetivo: Este trabalho teve como objetivo desenvolver e otimizar um modelo in vitro 3D bioimpresso baseado em esferoides da linha celular monocítica humana (human monocytic cell line (THP-1)), tanto isoladamente como em co-cultura com fibroblastos dérmicos humanos primários (primary human dermal fibroblasts (HDF)), com o objetivo de estudar a FBR. Métodos: Os esferoides de THP-1 foram produzidos em moldes de agarose não aderente e otimizados quanto à densidade celular, tamanho, morfologia e viabilidade. Os esferoides mistos de THP-1/HDF foram formados usando diferentes rácios de fibroblastos para macrófagos. Os esferoides foram incorporados em biotinta de gelatina metacrilada (gelatine methacrylate-based bioink (GelMA)) e bioimpressos em estruturas com geometria em grelha. A viabilidade celular e a integridade estrutural foram avaliadas por coloração Live/Dead, DAPI e análise com Rhodamine/Phalloidin. Resultados e impacto: Os esferoides de THP-1 otimizados foram reprodutíveis, compactos e com diâmetro inferior a 200 μm, reduzindo o risco de formação de um núcleo necrótico. Quanto aos esferoides combinados, o rácio 16:1 de fibroblastos/macrófagos apresentou o melhor equilíbrio entre viabilidade, morfologia e integridade estrutural. Após a bioimpressão, os esferoides mantiveram-se viáveis e preservaram a sua arquitetura. Em conclusão, este modelo revelou-se uma plataforma promissora para reproduzir interações intercelulares relevantes para a FBR e para futuros estudos sobre biomateriais e a resposta inflamatória. |
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| Autores principais: | Guimarães, Maria do Carmo Braga da Cruz |
| Assunto: | Bioimpressão 3D Esferoides Modelos in vitro 3D Reação ao corpo estranho 3D bioprinting 3D in vitro models Foreign body reaction Spheroids Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática |
| Ano: | 2026 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | Introdução: O aumento da esperança média de vida global levou a uma maior prevalência de condições degenerativas associadas à idade que exigem implantes de biomateriais. Isto intensificou a necessidade de modelos in vitro mais adequados para estudar a reação ao corpo estranho (foreign body reaction (FBR)). Atualmente, os modelos 2D convencionais não reproduzem a complexidade das interações célula-célula, enquanto que os modelos 3D ainda carecem de reprodutibilidade e relevância imunológica. Objetivo: Este trabalho teve como objetivo desenvolver e otimizar um modelo in vitro 3D bioimpresso baseado em esferoides da linha celular monocítica humana (human monocytic cell line (THP-1)), tanto isoladamente como em co-cultura com fibroblastos dérmicos humanos primários (primary human dermal fibroblasts (HDF)), com o objetivo de estudar a FBR. Métodos: Os esferoides de THP-1 foram produzidos em moldes de agarose não aderente e otimizados quanto à densidade celular, tamanho, morfologia e viabilidade. Os esferoides mistos de THP-1/HDF foram formados usando diferentes rácios de fibroblastos para macrófagos. Os esferoides foram incorporados em biotinta de gelatina metacrilada (gelatine methacrylate-based bioink (GelMA)) e bioimpressos em estruturas com geometria em grelha. A viabilidade celular e a integridade estrutural foram avaliadas por coloração Live/Dead, DAPI e análise com Rhodamine/Phalloidin. Resultados e impacto: Os esferoides de THP-1 otimizados foram reprodutíveis, compactos e com diâmetro inferior a 200 μm, reduzindo o risco de formação de um núcleo necrótico. Quanto aos esferoides combinados, o rácio 16:1 de fibroblastos/macrófagos apresentou o melhor equilíbrio entre viabilidade, morfologia e integridade estrutural. Após a bioimpressão, os esferoides mantiveram-se viáveis e preservaram a sua arquitetura. Em conclusão, este modelo revelou-se uma plataforma promissora para reproduzir interações intercelulares relevantes para a FBR e para futuros estudos sobre biomateriais e a resposta inflamatória. |
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