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3D Bioprinted Conductive Substrates for Bio-Engineering

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Summary:As doenças cardiovasculares permanecem a principal causa de mortalidade a nível mundial, tornando essencial o desenvolvimento contínuo de modelos capazes de recriar a fisiologia cardíaca para testes de fármacos ou investigação de doenças. Os modelos in vitro tradicionais e os modelos animais frequentemente não replicam com precisão os processos fisiológicos que ocorrem no organismo humano, o que leva muitas vezes ao insucesso no desenvolvimento de medicamentos. Este estudo foca-se na biofabricação e caracterização de scaffolds bioimpressos coaxialmente para engenharia de tecidos cardíacos, utilizando mioblastos murinos (C2C12). As biotintas desenvolvidas são compostas por materiais biocompatíveis, como hidrogéis derivados da matriz extracelular, e materiais condutores, como líquidos iónicos poliméricos (PILs). Estes materiais podem potenciar a biomimética dos substratos cardíacos através da otimização da maturação dos cardiomiócitos. Os resultados demonstram que a incorporação de PILs melhora significativamente a condutividade das biotintas, atingindo níveis fisiologicamente relevantes para o tecido cardíaco. A análise reológica mostrou que os PILs reduzem a viscosidade através de um efeito plasticizante, mantendo o comportamento shear-thinning e melhorando a recupe ração tixotrópica. A análise por SEM revelou que os scaffolds que contêm PIL exibem redes de poros interconectados e uma morfologia superficial mais suave. Ensaios de cito compatibilidade indicaram que, embora concentrações elevadas de PIL possam reduzir a viabilidade celular, a inclusão de uma camada externa à base de ácido hialurónico atenua parcialmente este efeito. De forma geral, estes resultados confirmam que as biotintas contendo PILs são candidatas promissoras para plataformas de engenharia de tecidos cardíacos, capazes de suportar condutividade funcional e fidelidade estrutural, fornecendo uma base robusta para testes in vitro de fármacos e aplicações em medicina regenerativa.
Main Authors:Pires, António de Sousa Borges Monteiro
Subject:3DBioprinting Cardiac Tissue Engineering Polymeric Ionic Liquids GelMA Hydrogel Conductive Scaffolds
Year:2025
Country:Portugal
Document type:master thesis
Access type:embargoed access
Associated institution:Universidade Nova de Lisboa
Language:English
Origin:Repositório Institucional da UNL
Description
Summary:As doenças cardiovasculares permanecem a principal causa de mortalidade a nível mundial, tornando essencial o desenvolvimento contínuo de modelos capazes de recriar a fisiologia cardíaca para testes de fármacos ou investigação de doenças. Os modelos in vitro tradicionais e os modelos animais frequentemente não replicam com precisão os processos fisiológicos que ocorrem no organismo humano, o que leva muitas vezes ao insucesso no desenvolvimento de medicamentos. Este estudo foca-se na biofabricação e caracterização de scaffolds bioimpressos coaxialmente para engenharia de tecidos cardíacos, utilizando mioblastos murinos (C2C12). As biotintas desenvolvidas são compostas por materiais biocompatíveis, como hidrogéis derivados da matriz extracelular, e materiais condutores, como líquidos iónicos poliméricos (PILs). Estes materiais podem potenciar a biomimética dos substratos cardíacos através da otimização da maturação dos cardiomiócitos. Os resultados demonstram que a incorporação de PILs melhora significativamente a condutividade das biotintas, atingindo níveis fisiologicamente relevantes para o tecido cardíaco. A análise reológica mostrou que os PILs reduzem a viscosidade através de um efeito plasticizante, mantendo o comportamento shear-thinning e melhorando a recupe ração tixotrópica. A análise por SEM revelou que os scaffolds que contêm PIL exibem redes de poros interconectados e uma morfologia superficial mais suave. Ensaios de cito compatibilidade indicaram que, embora concentrações elevadas de PIL possam reduzir a viabilidade celular, a inclusão de uma camada externa à base de ácido hialurónico atenua parcialmente este efeito. De forma geral, estes resultados confirmam que as biotintas contendo PILs são candidatas promissoras para plataformas de engenharia de tecidos cardíacos, capazes de suportar condutividade funcional e fidelidade estrutural, fornecendo uma base robusta para testes in vitro de fármacos e aplicações em medicina regenerativa.

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