PT106174A - THREE-DIMENSIONAL POROSA STRUCTURE THAT PERMITS SEGMENTARY VASCULARIZATION FOR COMPLEX TISSUE ENGINEERING AND METHODS OF PRODUCTION THEREOF - Google Patents

THREE-DIMENSIONAL POROSA STRUCTURE THAT PERMITS SEGMENTARY VASCULARIZATION FOR COMPLEX TISSUE ENGINEERING AND METHODS OF PRODUCTION THEREOF Download PDF

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PT106174A
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Rui Luis Goncalves Dos Reis
Joana Catarina Da Silva Correia
Joao Duarte Coelho Do Sameiro Espregueira Mendes
Leping Yan
Ana Leite De Almeida Monteiro De Oliveira
Joaquim Miguel Antunes De Oliveira
Helder Miguel Duarte Pereira
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Ass For The Advancement Of Tissue Engineering Cell Based Technologies & Therapies A4Tec Associacao
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Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE AO DESENVOLVIMENTO E MÉTODO(S) PARA A PRODUÇÃO DE ESTRUTURA(S) TRIDIMENSIONAL(AIS) POROSA(S) E IMPLANTÁVEL(EIS) QUE PERMITA(M) CONTROLAR O CRESCIMENTO CELULAR, A VASCULARIZAÇÃO SEGMENTAR E A INERVAÇÃO. A(S) ESTRUTURA(S) TRIDIMENSIONAL(AIS) POROSA(S) INCLUI(EM) A MATRIZ POLIMÉRICA POROSA DE SUPORTE E UM GEL OU HIDROGEL (EIS), SENDO QUE A GELIFICAÇÃO DO GEL (NA QUAL A GELIFICAÇÃO PODE OCORRER IN SITU POR MEIO IÓNICO E FOTO-RETICULAÇÃO). A(S) ESTRUTURA(S) TRIDIMENSIONAL(AIS) POROSA(S) PODE(M) SER UTILIZADA(S) COMO IMPLANTE. ADICIONALMENTE A PRESENTE INVENÇÃO DESCREVE O MÉTODO DE PROCESSAMENTO PARA O FABRICO DA (S) ESTRUTURA (S) DE SUPORTE IMPLANTÁVEL (EIS) E AS SUAS DIFERENTES APLICAÇÕES, INCLUINDO O FABRICO DE IMPLANTES PARCIAIS OU TOTAIS DO MENISCO PARA ENGENHARIA DE TECIDOS E COMO SUPORTES BI-OU MULTI-CAMADAS PARA O TRATAMENTO DE DEFEITOS OSTEOCONDRAIS. O(S) IMPLANTE(S) DESCRITO(S) SÃO PARTICULARMENTE ADEQUADOS PARA O TRATAMENTO DE DESORDENS DEGENERATIVAS OU LESÕES, EM QUE A RESPOSTA NATURAL DO PACIENTE NÃO PERMITE REPARAR O DEFEITO.The present invention relates to the development and method for the production of porous and implantable three-dimensional structure (EIS), which allows (M) to control cell growth, segmental vasovascularization and inertness . The porous three-dimensional structure (A) includes (in) the porous polymer matrix of support and a gel or hydrogel (EIS), since the gelation of the gel (in which the gelation may occur in situ BY IONIC AND PHOTO-RETICULATION). THE POROSA (S) THREE-DIMENSIONAL STRUCTURE (S) MAY BE USED AS IMPLANT. The present invention further describes the method of processing the fabric of the implantable fabric carrier structure and the various applications thereof, including the manufacture of partial or total fabric implants for textile fabrication and as textile fabrics. -OR MULTI-LAYERS FOR THE TREATMENT OF OSTEOCONDARY DEFECTS. The above described implant (s) are particularly suitable for the treatment of degenerative disorders or injuries, in which the patient's natural response does not allow the defect to be repaired.

Description

DESCRIÇÃO "ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL POROSA QUE PERMITE A VASCULARIZAÇÃO SEGMENTAR PARA A ENGENHARIA DE TECIDOS COMPLEXOS E MÉTODOS DE PRODUÇÃO DA MESMA"DESCRIPTION " POROUS THREE-DIMENSIONAL STRUCTURE THAT PERMITS SEGMENTARY VASCULARIZATION FOR COMPLEX TISSUE ENGINEERING AND PRODUCTION METHODS THEREOF "

Domínio técnico da invenção A presente invenção refere-se a(s) estrutura(s) tridimensional(ais) porosa(s) e implantável(eis) combinando uma matriz polimérica porosa de suporte e o hidrogel(s) que permite a integração no local do defeito, possibilitando a vascularização segmentar, e a sua utilização como implante biodegradável na regeneração de tecidos complexos danificados nomeadamente, defeitos do menisco e cartilagem (grau IV). 0(s) método (s) para a preparação da(s) estrutura (s) tridimensional(ais) porosa(s) compreende(m) um implante formado a partir de uma matriz polimérica porosa de suporte combinado com um gel ou hidrogel(s) de uma forma favorável ao local do defeito de todo tecido. A(s) estrutura(s) pode(m) ser formada(s) num processo único ou multi-sequencial. Estas estruturas exibem performances controladas e permitem o encapsulamento de células e/ou agentes terapêuticos, bioactivos, e de detecção, possibilitado ainda o controle da infiltração celular, vascularização e inervação em diferentes partes da sua estrutura tridimensional (3D) porosa. A presente invenção representa uma abordagem promissora no sentido de imitar a organização do(s) tecido(s) nativo(s), no que se refere à vasculatura; esta abordagem pode evitar a falha do implante (contracção) e contribui para controlar a inervação, melhorando os sintomas. 1TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to porous (s) and implantable (s) three-dimensional structure (s) combining a porous polymeric support matrix and the hydrogel (s) allowing integration into the locus of the defect, allowing segmental vascularization, and its use as a biodegradable implant in the regeneration of damaged complex tissues, namely, defects of the meniscus and cartilage (grade IV). The method (s) for the preparation of the porous three-dimensional structure (s) comprises an implant formed from a porous polymeric support matrix combined with a gel or hydrogel ( s) in a manner favorable to the defect site of all tissue. The structure (s) may be formed in a single or multi-sequential process. These structures exhibit controlled performances and allow for the encapsulation of therapeutic and bioactive cells and / or detection agents, further enabling the control of cell infiltration, vascularization and innervation in different parts of their porous three-dimensional (3D) structure. The present invention represents a promising approach in order to mimic the organization of the native tissue (s), with respect to the vasculature; this approach can prevent implant failure (contraction) and contributes to innervation by improving the symptoms. 1

Estado da TécnicaState of the art

Para a regeneração in situ e o crescimento de tecido, há necessidade de utilizar matrizes tridimensionais (3D) porosas temporárias "scaffolds". Matrizes tridimensionais porosas com design especial, degradabilidade e propriedades mecânicas ajustáveis, biocompatibilidade e capacidade para sustentar densas populações de células têm vindo a ser desenvolvidos. A função da matriz tridimensional porosa é temporária, mas crucial para o sucesso da metodologia de reparação/regenerativa. Apesar da escolha do tipo de biomaterial ser de grande importância, a necessidade de desenvolver uma matriz tridimensional porosa com uma arquitectura adequada, nomeadamente no que se refere à porosidade, tamanho dos poros e interconectividade são também factores que irão desempenhar um papel critico na formação de tecido. As propriedades de superfície das matrizes tridimensionais porosas irão também ditar a resposta das células e, eventualmente, ajustar o seu comportamento, assim como promover a adesão celular, a orientação e a proliferação. No entanto, o equilíbrio entre a porosidade/desempenho de mecânico das matrizes tridimensionais porosas é uma questão que também tem sido investigada. A estratégia de implantar matrizes tridimensionais porosas incorporando células é considerada relevante, uma vez que permite uma rápida colonização das células/vascularização do tecido a ser reparado. Mas, se uma vascularização rápida e aleatória é desejável ao abordar a reparação/regeneração do osso, por exemplo, esta pode ser uma desvantagem para os outros tecidos avasculares ou complexos (por exemplo, meniscos, discos intervertebrais e cartilagem), e, portanto, deve ser evitada. A cartilagem articular saudável e o núcleo pulposo no disco intervertebral são desprovidos de vasos sanguíneos, 2 enquanto que a formação de vasos de sanquíneos patológica tem demonstrado aumentar a degeneração de ambos os tecidos. 0 menisco é um tecido mais complexo, isto é, é parcialmente vascularizado e a vascularização é observada apenas nas zonas "vermelhas" e "vermelho-a-branco". Num tecido normal, os vasos sanguíneos não estão presentes no interior do menisco (branco zona).For in situ regeneration and tissue growth, there is a need to use temporary porous three-dimensional (3D) matrices " scaffolds ". Three-dimensional porous matrices with special design, degradability and adjustable mechanical properties, biocompatibility and ability to sustain dense cell populations have been developed. The function of the three-dimensional porous matrix is temporary, but crucial to the success of the repair / regenerative methodology. Although the choice of the type of biomaterial is of great importance, the need to develop a porous three-dimensional matrix with a suitable architecture, especially with regard to porosity, pore size and interconnectivity are also factors that will play a critical role in the formation of fabric. The surface properties of porous three-dimensional matrices will also dictate the response of the cells and eventually adjust their behavior, as well as promote cell adhesion, orientation and proliferation. However, the equilibrium between porosity / mechanical performance of porous three-dimensional matrices is an issue that has also been investigated. The strategy of implanting porous three-dimensional arrays incorporating cells is considered relevant since it allows a rapid colonization of the cells / vascularization of the tissue to be repaired. But, if rapid and random vascularization is desirable in addressing bone repair / regeneration, for example, this may be a disadvantage to other avascular or complex tissues (e.g., meniscus, intervertebral discs, and cartilage), and therefore, should be avoided. The healthy articular cartilage and the nucleus pulposus in the intervertebral disc are devoid of blood vessels, 2 whereas the formation of vessels of pathological sanquines has been shown to increase the degeneration of both tissues. The meniscus is a more complex tissue, i.e. it is partially vascularized and vascularization is observed only in the " red " and " red-to-white ". In normal tissue, the blood vessels are not present inside the meniscus (white zone).

Os hidrogéis têm atraído muita atenção pela sua capacidade de inchar e reter grandes quantidades de água, para proporcionar assim um microambiente altamente hidratado (que se assemelha à matriz extracelular, MEC), necessário para a encapsulação de células, sua cultura e sobrevivência. Além disso, eles podem ser injectados e gelificados in situ. Através de ajustes na reticulação é possível controlar a taxa de degradação e de permeabilidade a solutos e células, entre outras propriedades dos hidrogéis. Vários hidrogéis têm sido usados para preparar suportes para engenharia de tecidos. Hidrogéis de gelatina (HSG) carregados com factor de crescimento de fibroblastos-2 (FGF-2), foram estudados para reparação do menisco, num modelo de coelho (1) . Esse estudo mostrou que HSG incorporando FGF-2 estimulou significativamente a proliferação e inibiu a morte das células do menisco até 4 semanas, aumentando assim a densidade de células no menisco e a melhorando a sua reparação. Outro trabalho (2) sobre a substituição do menisco por um hidrogel mostrou uma degeneração significativa da cartilagem e a falha de implante aos 12 meses, sendo que o desempenho global foi inferior quando comparado com o transplante de aloenxerto. Melhorias nas propriedades do material de hidrogel, desenho e características de superfície têm avançado como meio de 3 melhorar os resultados e como forma de permitir uma correspondência exacta de tamanho. 0 controlo da inervação e angiogénese durante a reparação tecidual pode contribuir para a melhora dos sintomas. Tem sido demonstrado que o tratamento com um inibidor de metaloproteinases da matriz reduz o dano articular, angiogénese osteocondral e provas de comportamento de dor (3) . A associação entre a angiogénese osteocondral e comportamento da dor tem sido relacionada com crescimento do nervo perivascular ou estimulação de nervos subcondrais seguido de perda de integridade osteocondral. Assim, existem evidências cientificas que a segmentação da angiogénese pode ter utilidade no tratamento da dor associada com o dano estrutural nos tecidos doentes/danificados. 0 matrigel tem sido usado em investigação como controle positivo para a angiogénese. Por sua vez têm sido relatados hidrogéis não-angiogénicos para aplicações de engenharia de tecidos (4, 5) . Hidrogéis à base de celulose e quitosano demonstraram não possuir potencial angiogénico, ao passo que os hidrogéis encapsulando células estaminais mesenquimais humanas (CEMhs) hidrogéis aumentam a resposta angiogénica na membrana corioalantóide (MCA) do ensaio. 0 gel de albumina (GA) reticulado com poli (etileno glicol), suplementado com ácido hialurónico como matriz para a implantação de condrócitos autólogos, também foi proposto. Este estudo mostrou que o gel GA impediu a invasão endotelial, in vitro. 0 ensaio MCA revelou que o gel AG actuou como uma barreira para os vasos sanguíneos. Num estudo recente (6), a resposta angiogénica de hidrogéis de goma gelana (GG), goma gelana-iónica (iGG-MA) e goma gelana 4 metacrilada foto-polimerizada (phGG-MA) foram também investigados através de um ensaio de MCA. A análise da convergência macroscópica dos vasos sanguíneos demonstrou que os hidrogéis baseados em goma gelana são não-angiogénico, em comparação com os controlos positivos. Além disso, observou-se por imuno-histoquímica que os hidrogéis iGG-MA e phGG-MA não permitem o crescimento para dentro de células endoteliais de pintainho, após 4 dias de implantação. Os dados histológicos também indicaram que os hidrogéis baseados em GG não provocam qualquer resposta inflamatória aguda. 0 estudo evidenciou claramente que os hidrogéis baseados em GG eram permeáveis às células, sendo que os hidrogéis iGG-MA e phGG-MA impediram a infiltração tanto das células e como dos vasos sanguíneos.Hydrogels have attracted much attention for their ability to swell and retain large amounts of water, to thereby provide a highly hydrated microenvironment (which resembles the extracellular matrix, MEC) necessary for cell encapsulation, culture and survival. In addition, they can be injected and gelled in situ. Through adjustments in the crosslinking it is possible to control the rate of degradation and permeability to solutes and cells, among other properties of the hydrogels. Various hydrogels have been used to prepare supports for tissue engineering. Gelatin hydrogels (HSG) loaded with fibroblast growth factor-2 (FGF-2) were studied for meniscus repair in a rabbit model (1). This study showed that HSG incorporating FGF-2 significantly stimulated proliferation and inhibited the death of meniscus cells for up to 4 weeks, thereby increasing the cell density at the meniscus and improving its repair. Another study (2) on the replacement of the meniscus by a hydrogel showed a significant degeneration of cartilage and implant failure at 12 months, and overall performance was inferior when compared to allograft transplantation. Improvements in the properties of the hydrogel material, design and surface characteristics have advanced as a means of improving the results and as a way of allowing an exact match of size. Control of innervation and angiogenesis during tissue repair may contribute to the improvement of symptoms. Treatment with a matrix metalloproteinase inhibitor has been shown to reduce joint damage, osteochondral angiogenesis and evidence of pain behavior (3). The association between osteochondral angiogenesis and pain behavior has been related to perivascular nerve growth or stimulation of subchondral nerves followed by loss of osteochondral integrity. Thus, there is scientific evidence that the targeting of angiogenesis may have utility in the treatment of pain associated with structural damage in diseased / damaged tissues. Matrigel has been used in research as a positive control for angiogenesis. Non-angiogenic hydrogels have been reported for tissue engineering applications (4, 5). Cellulose-based hydrogels and chitosan have been shown to lack angiogenic potential, whereas hydrogels encapsulating human mesenchymal stem cells (CEMhs) hydrogels increase the angiogenic response on the chorioallantoic membrane (MCA) of the assay. Albumin gel (GA) crosslinked with poly (ethylene glycol), supplemented with hyaluronic acid as the matrix for the implantation of autologous chondrocytes, was also proposed. This study showed that GA gel prevented endothelial invasion, in vitro. The MCA assay revealed that the AG gel acted as a barrier to the blood vessels. In a recent study (6), the angiogenic response of gellan gum (GG), gellan-ionic gum (iGG-MA) and photochromic gellan 4 photochromic gum (phGG-MA) gels was also investigated through an MCA assay . Analysis of macroscopic convergence of blood vessels demonstrated that gellan-based hydrogels are non-angiogenic compared to positive controls. In addition, it was observed by immunohistochemistry that the iGG-MA and phGG-MA hydrogels do not allow growth into chick endothelial cells after 4 days of implantation. Histological data also indicated that GG-based hydrogels do not cause any acute inflammatory response. The study clearly demonstrated that GG-based hydrogels were permeable to cells, whereas the iGG-MA and phGG-MA hydrogels prevented infiltration of both cells and blood vessels.

Até agora, não foram referidos trabalhos científicos sobre o desenvolvimento de estruturas tridimensionais porosas de suporte "scaffold(s)" implantável(eis) em combinação com hidrogéis não-angiogénicos, para ser(em) utilizado(s) como matriz(es) biodegradáveis que simultaneamente sejam capazes de controlar a infiltração de células segmentar, inervação e crescimento de vasos sanguíneos. Várias patentes foram concedidas com base na utilização de matrizes tridimensionais porosas para diferentes aplicações. Os exemplos seguintes devem ser considerados com base na sua importância no(s) domínio(s) da presente invenção:So far, no scientific papers have been reported on the development of porous three-dimensional support structures " scaffold " (s) in combination with non-angiogenic hydrogels to be used as biodegradable matrix (s) which are simultaneously capable of controlling the infiltration of segmental cells, innervation and growth of blood vessels. Several patents were granted based on the use of three-dimensional porous matrices for different applications. The following examples should be considered based on their importance in the domain (s) of the present invention:

Patente WO 2012/021108 de 12 de fevereiro de 2012 refere-se a um implante ocular biodegradável para a libertação controlada de um fármaco, que compreende uma primeira camada que contendo um primeiro polímero biodegradável, em 5 que a primeira camada incorpora um fármaco disperso ou dissolvido. 0 implante ocular multi-camada é também aqui descrito.WO 2012/021108 of February 12, 2012 relates to a biodegradable ocular implant for the controlled release of a drug comprising a first layer containing a first biodegradable polymer wherein the first layer incorporates a dispersed drug or dissolved. The multi-layer ocular implant is also described herein.

Patente WO 2012/020412 de 12 de fevereiro de 2012 refere-se a um método para a obtenção de uma matriz de fibrina como suporte para células estaminais mesenquimais (MSCs) e/ou células derivadas de tecidos umbilicais (UTC) no local da administração, durante um período de tempo prolongado. A preparação do scaffold é feita com um componente de fibrinogénio que compreende o fibrinogénio, sendo que a matriz e as MSCs incorporadas e/ou UTCs podem ser usadas para aumentar a vascularização e/ou cicatrização de feridas.WO patent 2012/020412 of February 12, 2012 relates to a method for obtaining a fibrin matrix as a carrier for mesenchymal stem cells (MSCs) and / or umbilical tissue derived cells (UTC) at the site of administration, over an extended period of time. The scaffold preparation is made with a fibrinogen component which comprises fibrinogen, the matrix and the incorporated MSCs and / or UTCs can be used to increase vascularization and / or wound healing.

Patente WO 2012/003370 de 5 de janeiro de 2012 refere-se a hidrogéis polissacarídicos biocompatíveis que permitem a vascularização funcional. A presente invenção mostra um efeito sinérgico de múltiplos factores de crescimento angiogénicos (FG); co-encapsulação de VEGF com outros FGs induz mais e maiores vasos sanguíneos do que qualquer GF individual. Além disso, a combinação de todos FG aumentaram o tamanho e número de vasos formados de novo funcionais.WO 2012/003370 of January 5, 2012 relates to biocompatible polysaccharide hydrogels that allow functional vascularization. The present invention shows a synergistic effect of multiple angiogenic growth factors (FG); co-encapsulation of VEGF with other FGs induces more and larger blood vessels than any individual GF. In addition, the combination of all FG increased the size and number of newly formed vessels functional.

Patente EP 2388020 de 23 de novembro de 2011, a invenção refere-se a uma matriz, método para a obtenção, sendo que a matriz é uma mistura de pó de osso e cola de fibrina.EP 2388020 of November 23, 2011, the invention relates to a matrix, method for the preparation, wherein the matrix is a mixture of bone powder and fibrin glue.

Patente WO 2011/119059 AI de 29 de setembro de 2011 refere-se aos materiais foto-reticulados de hidrogel baseados em goma gelana metacrilada (GG-MA), apropriado para aplicações de engenharia de tecidos e medicina regenerativa ou como sistemas de libertação de fármacos. Os biomateriais 6 descritos permitem ajustar as propriedades fisico-quimicas e biológicas de acordo com a utilização especifica e permitem a controlar o processo de reticulação enquanto suportam a encapsulação de células humanas e animais e/ou de fármacos, bem como qualquer combinação dos mesmos. Diferentes tipos de matrizes tridimensionais porosas podem ser produzidos usando sistemas manuais ou automatizados e sua aplicação como sistema acelular ou celular pode ser feita por injecção manual ou automática seguida de reticulação directamente no local da aplicação.WO 2011/119059 AI of September 29, 2011 relates to the photo-crosslinked hydrogel materials based on methacrylated gellan gum (GG-MA), suitable for tissue engineering and regenerative medicine applications or as drug delivery systems . The disclosed biomaterials allow to adjust the physico-chemical and biological properties according to the specific use and allow to control the cross-linking process while supporting the encapsulation of human and animal cells and / or drugs, as well as any combination thereof. Different types of three-dimensional porous matrices can be produced using manual or automated systems and their application as acellular or cellular system can be done by manual or automatic injection followed by crosslinking directly at the application site.

Patente WO 2010/099463 de 02 setembro de 2010 refere-se a composições e dispositivos médicos ou seja, matrizes tridimensionais porosas biodegradáveis para reparação e substituição de menisco cartilaginoso. A invenção inclui, em certas situações, matrizes tridimensionais porosas que podem promover a regeneração de tecido de um menisco da articulação temporo-mandibular.WO 2010/099463 of September 2, 2010 relates to medical compositions and devices i.e. biodegradable porous three-dimensional matrices for repair and replacement of cartilaginous meniscus. The invention includes, in certain situations, three-dimensional porous matrices that can promote tissue regeneration of a meniscus of the temporo-mandibular joint.

Patente EP 2197504 de 23 de junho de 2010 refere-se a biomateriais que permitem o crescimento de tecido direcional que compreendem fibras solúveis que têm uma área de secção transversal variável, que se dissolvem de um modo direccional in situ. A direcção e velocidade de formação de micro-canais dentro do biomaterial podem ser úteis para direccionar o crescimento dos vasos sanguíneos, nervos e outras células de reparação através do biomaterial em direcções definidas.EP 2197504 of June 23, 2010 relates to biomaterials which allow the growth of directional tissue comprising soluble fibers having a variable cross-sectional area, which dissolve in a directional mode in situ. The direction and speed of microchannel formation within the biomaterial may be useful for directing the growth of blood vessels, nerves and other repair cells through the biomaterial in defined directions.

Patente WO 2010/057142 de 20 de maio de 2010 apresenta composições e métodos para a obtenção de fibroína de seda modificada com poli (etileno glicol) (PEG). A seda ligada ao PEG destina-se a encontrar aplicações como material 7 anti-aderente e anti-trombótico. Uma vez que apresenta diferentes propriedades de superfície dentro da matriz, a associação com agentes bioactivos pode melhorar o crescimento de tecido para o interior da estrutura, no lado da matriz aderente.WO 2010/057142 of May 20, 2010 discloses compositions and methods for obtaining poly (ethylene glycol) (PEG) modified silk fibroin. Silk attached to PEG is intended to find applications as anti-adherent and anti-thrombotic material. Since it exhibits different surface properties within the matrix, the association with bioactive agents can enhance tissue growth into the structure on the side of the adherent matrix.

Patente WO 2009/133532 de 05 novembro de 2009 refere-se a um método para a obtenção de solução (ões) de fibroína de seda regenerada, um material de fibroína e um implante que pode ser utilizado para a reparação da cartilagem.WO 2009/133532 of November 05, 2009 relates to a method for obtaining regenerated silk fibroin solution (s), a fibroin material and an implant which can be used for cartilage repair.

Patente WO 2009/101518 de 20 de agosto de 2009 refere-se à utilização de GG para medicina regenerativa e para estratégias de engenharia de tecidos. A presente invenção concentra-se na utilização de GG, nos métodos de processamento e nos dispositivos. Em relação a esta patente, o GG sofre reticulação iónica na presença de um tampão de fosfato, uma solução ácida ou alcalina.WO 2009/101518 of August 20, 2009 relates to the use of GG for regenerative medicine and for tissue engineering strategies. The present invention concentrates on the use of GG, in processing methods and in devices. In connection with this patent, the GG undergoes ionic crosslinking in the presence of a phosphate buffer, an acidic or alkaline solution.

Patente dos EUA 11/285 928 de 14 de julho de 2009 refere-se a um método para o tratamento in situ e reparação de uma lesão do menisco, dilaceração ou lesão limitada à zona branca (avascular). O método compreende as seguintes etapas: (i) a intervenção cirúrgica artroscópica, (ii) a determinação do tamanho e extensão da lesão do menisco, laceração, ou lesão, (iii) preenchimento da área do defeito com o complexo de hidrogel constituído por colagénio metilado-poli(etileno glicol), (iv) gelificação do hidrogel in situ, e possui uma área de lesão ou laceração em conjunto durante um período de cicatrização e induz a migração celular e formação da matriz extracelular, e (v) a sutura da incisão artroscópica e aderente do referido hidrogel ao tecido circundante e colagem da referida matriz de colagénio para o referido tecido circundante do menisco.U.S. Patent 11/285 928 of July 14, 2009 relates to a method for the in situ treatment and repair of a meniscal injury, laceration or lesion limited to the white (avascular) area. The method comprises the following steps: (i) arthroscopic surgical intervention, (ii) determination of the size and extent of meniscus injury, laceration, or injury, (iii) filling of the defect area with the hydrogel complex consisting of collagen (iv) gelation of the hydrogel in situ, and has an area of injury or laceration together during a healing period and induces cell migration and formation of the extracellular matrix, and (v) the suture of the arthroscopic and adherent incision of said hydrogel to the surrounding tissue and gluing said collagen matrix to said surrounding meniscus tissue.

Patente WO 2008/138000 de 13 novembro de 2008 refere-se a matrizes tridimensionais esponjosas epiteliais apoptóticas. Os suportes destinam-se a encontrar aplicação na promoção da re-vascularização dos tecidos lesados. As matrizes tridimensionais porosas são isolados ou ex vivo tecidos tri-camadas celulares classificados. São ainda proporcionados métodos de promover a cicatrização de feridas e de re-vascularização de feridas, por contacto do tecido lesado com as matrizes.WO 2008/138000 of November 13, 2008 refers to three-dimensional spongy apoptotic epithelial matrices. The supports are intended to find application in promoting the re-vascularization of the damaged tissues. Porous three-dimensional matrices are isolated or ex vivo sorted tri-cell tissues. Also provided are methods of promoting wound healing and wound re-vascularization by contacting the injured tissue with the matrices.

Patente WO 2007/020449 de 22 de fevereiro de 2007 e patente WO 2006/030182 de 23 de março de 2006 descrevem um dispositivo de reparação de tecido cartilaginoso com uma seda tridimensional biocompativel, reabsorvivel ou outra fibra e um hidrogel biocompativel, reabsorvivel substancialmente poroso de seda ou outro hidrogel preenchendo parcial ou substancialmente os interstícios da fibra, com ou sem um meio de ancorar firmemente o dispositivo no osso de um paciente. O scaffold de seda 3D é obtido por liofilização e o hidrogel por gelificação na presença de PBS (gelificação iónica). Um gel de seda mineralizante é obtido através da combinação do hidrogel de seda com uma solução de CaCl2·WO 2007/020449 of February 22, 2007 and WO 2006/030182 of March 23, 2006 disclose a cartilage tissue repair device with a biocompatible, resorbable or other fiber three-dimensional silk and a substantially porous resorbable biocompatible hydrogel of silk or other hydrogel partially or substantially filling the interstices of the fiber, with or without a means of firmly anchoring the device in the bone of a patient. The 3D silk scaffold is obtained by lyophilization and the hydrogel by gelling in the presence of PBS (ionic gelling). A mineralizing silk gel is obtained by combining the silk hydrogel with a solution of CaCl2 ·

Patente WO 2001/087575 de 22 de novembro de 2001 descreve um método para a obtenção de matrizes tridimensionais porosas, poliméricas e biodegradáveis (naturais ou sintéticos) com poros interconectáveis bem controlados, e método para a formação de materiais porosos. Polímeros biodegradáveis (PLLA e PLGA) foram dissolvidos num solvente 9 e vazados sobre a réplica negativa. Em seguida, o scaffold poroso polimérico é obtido por meio de dissolução/lixiviação do agente porogénio. As matrizes tridimensionais porosas podem ser utilizadas em diferentes aplicações de engenharia de tecidos. A maior parte da propriedade intelectual relacionada com o controlo da vascularização, ou seja, quer a aumentando ou inibindo, utiliza moléculas bioactivas, tais como fármacos, peptideos, GFS ou anticorpos. 0 hidrogéis quando utilizados isoladamente na reparação do tecido meniscal têm demonstrado permitir crescimento celular para o interior, infiltração de vasos sanguíneos conduzindo assim a maus resultados na reparação do defeito, em avaliações de longo prazo. Os stents foram desenvolvidos para encontrar aplicações em oclusão vascular e tratamento de aneurismas. Implantes biodegradáveis têm também sido descritos para aplicações oculares. A presente invenção refere-se ao desenvolvimento e método(s) para a produção de uma estrutura de suporte tridimensional porosa que compreende uma matriz de polímero biodegradável e hidrogel(eis) não- ou anti-angiogénico(s) para o controlo da vascularização segmentar, inervação e crescimento no seu interior de células, o que pode ser benéfico na regeneração de tecidos complexos, tais como o menisco, disco intervertebral e no tratamento de lesões osteocondrais.WO 2001/087575 of November 22, 2001 describes a method for obtaining porous, polymeric and biodegradable (natural or synthetic) three-dimensional matrices with well-controlled interconnectable pores, and a method for forming porous materials. Biodegradable polymers (PLLA and PLGA) were dissolved in a solvent 9 and cast onto the negative replicate. Thereafter, the polymeric porous scaffold is obtained by dissolution / leaching of the porogen. Porous three-dimensional matrices can be used in different tissue engineering applications. Most intellectual property related to vascularization control, i.e. either increasing or inhibiting it, utilizes bioactive molecules, such as drugs, peptides, GFS or antibodies. Hydrogels when used alone in the repair of meniscal tissue have been shown to allow inward cell growth, infiltration of blood vessels thus leading to poor repair results of the defect in long-term evaluations. The stents were developed to find applications in vascular occlusion and treatment of aneurysms. Biodegradable implants have also been described for ocular applications. The present invention relates to the development and method of producing a porous three dimensional support structure comprising a matrix of biodegradable polymer and non-or anti-angiogenic hydrogel (s) for the control of segmental vascularization , innervation and growth within their cells, which may be beneficial in the regeneration of complex tissues, such as the meniscus, intervertebral disc and in the treatment of osteochondral lesions.

Sumário A presente invenção refere-se ao desenvolvimento e método(s) para a produção de estrutura (s) tridimensional(ais) porosa(s) e implantável(eis) que 10 permita(m) controlar a infiltração e proliferação de células, a vascularização e a inervação segmentar. As estrutura(s) caracterizam-se por conter uma matriz polimérica porosa de suporte e um gel ou hidrogel (eis) não-angiogénico(s)(em a gelificação pode ocorrer in situ por meio de ambas foto-reticulação ou iónica). A(s) estrutura(s) tridimensional(ais) porosa(s) pode(m) ser utilizado(s) como implante (s). 0 referido hidrogel não permite a adesão das células endoteliais e impede a infiltração de vasos sanguíneos; pode ser suturado; a gelificação do hidrogel pode ocorrer in situ. A matriz polimérica porosa de suporte é preferencialmente um polímero, que pode ser natural ou sintético, de preferência, biodegradável ou bioabsorvível. 0 hidrogel é preferivelmente goma de gelana, mais preferivelmente, hidrogel (eis) de goma gelana metacrilada que podem ser tanto iónicos como foto-polimerizados. A(s) estrutura(s) implantável(eis) pode ser usado para uma variedade de aplicações, incluindo o fabrico de implante(s) parcial(ais) ou total (ais) para engenharia de tecidos do menisco e como matrizes tridimensionais porosas bi- ou multi-camadas para o tratamento de tecidos complexos (por exemplo, defeitos osteocondrais). 0(s) implante(s) descrito(s) são particularmente adequados para o tratamento de doenças degenerativas ou lesões, em que a resposta natural do paciente não é capaz de reparar o defeito.The present invention relates to the development and method (s) for the production of porous (s) and implantable (s) three-dimensional structure (s) which enables to control cell infiltration and proliferation, vascularization and segmental innervation. The structure (s) are characterized by containing a porous polymeric support matrix and a non-angiogenic gel (s) (in the gelling can occur in situ by means of both photocrosslinking or ionic). The porous three-dimensional structure (s) may be used as the implant (s). Said hydrogel does not allow the adhesion of endothelial cells and prevents the infiltration of blood vessels; can be sutured; the gelation of the hydrogel can occur in situ. The carrier porous polymeric matrix is preferably a polymer, which may be natural or synthetic, preferably biodegradable or bioabsorbable. The hydrogel is preferably gellan gum, more preferably gellan gellan hydrogel (meth) which may be either ionic or photopolymerized. The implantable structure (s) may be used for a variety of applications, including the manufacture of partial or complete implant (s) for meniscal tissue engineering and as porous three-dimensional - or multi-layers for the treatment of complex tissues (eg, osteochondral defects). The described implant (s) are particularly suitable for the treatment of degenerative diseases or lesions, in which the patient's natural response is not able to repair the defect.

Breve Descrição das FigurasBrief Description of the Figures

As figuras seguintes fornecem exemplos preferenciais para ilustrar a descrição e não devem ser vistas como uma limitação do âmbito da invenção. 11 A Figura 1 ilustra fotografias de: (A) matriz polimérica porosa de suporte "scaffold" de fibroina da seda a 12%, (B) micrografia obtida por microscopia eletrónica de varrimento da matriz polimérica porosa de suporte de fibroina da seda a 12%, e (C) estrutura tridimensional porosa implantável composto por fibroina de seda e hidrogel de GG-MA. A Figura 2 mostra fotografias de: (A) matriz polimérica porosa de suporte "scaffold" implantável em bi-camada composto por Seda/Seda-CaP (1-representa a camada de seda e 2 corresponde à camada de seda-CaP), e respetivas imagens de microscopia electrónica de varrimento e tomografia micro-computadorizada, e (B) estrutura tridimensional porosa implantável em bi-camada compreendendo o hidrogel de GG-MA-Seda/Seda-CaP. A Figura 3 ilustra as imagens (in ovo) de estereomicroscopia da secção da CAM correspondente aos materiais implantados, após 4 dias de implantação: (A) Seda 12%, (B) Seda 12% + iGG-MA, (C) Seda 12% + iGG-MA+VEGF, (D) Seda 12%+células do menisco, (E) Seda 12%+iGG-MA+células do menisco, (F) Seda 12%+iGG-MA+células do menisco+VEGF, (G) Papel de filtro e (H) Papel de filtro+VEGF. Os materiais implantados foram produzidos com um diâmetro típico de 4 mm. A Figura 4 mostra as imagens (ex ovo) de estereomicroscopia da secção da CAM correspondente aos implantes, após 4 dias de implantação: (A) Seda 12%, (B) Seda 12%+iGG-MA, (C) Seda 12%+iGG-MA+VEGF, (D) Seda 12%+células do menisco, (E) Seda 12%+iGG-MA+células do menisco, (F) Seda 12%+iGG-MA+células do menisco+VEGF, (G) Papel de filtro e (H) Papel de 12 filtro+VEGF. Os materiais implantados foram produzidos com um diâmetro tipico de 4 mm. A Figura 5 representa graficamente a quantificação ex ovo dos vasos sanguíneos macroscópicos convergentes para os implantes, após 4 dias de implantação. 0 número médio de vasos sanguíneos resulta da contagem de um mínimo de 15 discos por implante realizada por três observadores independentes. (A) Seda 12%, (B) Seda 12%+iGG-MA, (C) Seda 12%+iGG-MA+VEGF, (D) Seda 12%+células do menisco, (E) Seda 12%+iGG-MA+células do menisco, (F) Seda 12%+iGG-MA+células do menisco+VEGF, (G) Papel de filtro (PF) , e (H) Papel de filtro+VEGF. A Figura 6 mostra as imagens de microscopia óptica da coloração com hematoxilina e eosina (H&E) das secções sagitais da CAM excisadas correspondentes aos implantes, após 4 dias de implantação: (A) Seda 12% (S) , (B) Seda 12%+iGG-MA (SGG), (C) Seda 12%+iGG-MA+VEGF (SGG+VEGF), (D)The following figures provide preferred examples to illustrate the description and should not be construed as limiting the scope of the invention. Figure 1 illustrates photographs of: (A) porous polymeric support matrix " scaffold " 12% silk fibroin, (B) micrographs obtained by scanning electron microscopy of the 12% silk fibroin carrier porous polymer matrix, and (C) implantable porous three-dimensional structure composed of silk fibroin and GG- BAD. Figure 2 shows photographs of: (A) carrier porous polymer matrix " scaffold " (1-represents the silk layer and 2 corresponds to the silk-CaP layer), and respective images of scanning electron microscopy and microcomputer tomography, and (B) structure bi-layer implantable porous three-dimensional membrane comprising the GG-MA-Silk / Silk-CaP hydrogel. Figure 3 shows the stereomicroscopy images of the CAM section corresponding to the implanted materials, after 4 days of implantation: (A) 12% Silk, (B) 12% Silk + iGG-MA, (C) Silk 12 (E) 12% + iGG-MA + VEGF, (D) Silk 12% + meniscus cells, (E) 12% + iGG-MA + meniscus cells, (F) 12% Silk + iGG-MA + meniscus cells + VEGF , (G) Filter paper and (H) Filter paper + VEGF. The implanted materials were produced with a typical diameter of 4 mm. Figure 4 shows the stereomicroscopy images of the CAM section corresponding to the implants after 4 days of implantation: (A) 12% Silk, (B) 12% Silk + iGG-MA, (C) Silk 12% (F) Silk 12% + iGG-MA + meniscus cells + VEGF, (E) 12% + iGG-MA + VEGF, (D) 12% silk + meniscus cells, (G) Filter paper and (H) Filter paper + VEGF. The implanted materials were produced with a typical diameter of 4 mm. Figure 5 graphically depicts ex-ovo quantification of convergent macroscopic blood vessels to implants after 4 days of implantation. The mean number of blood vessels results from counting a minimum of 15 disks per implant performed by three independent observers. (A) Silk 12%, (B) Silk 12% + iGG-MA, (C) Silk 12% + iGG-MA + VEGF, (D) 12% silk + meniscus cells, (E) 12% silk + iGG -M + meniscal cells, (F) Silk 12% + iGG-MA + meniscus cells + VEGF, (G) Filter paper (PF), and (H) Filter paper + VEGF. Figure 6 shows the optical microscopy images of hematoxylin and eosin (H & E) staining of excised CAM sagittal sections corresponding to implants after 4 days of implantation: (A) 12% (S) Silk, (B) Silk 12% + IGF-MA (SGG), (C) 12% Silk + IGF-MA + VEGF (SGG + VEGF)

Seda 12%+células do menisco (SCel), (E) Seda 12%+iGG- MA+células do menisco (SGGCel), (F) Seda 12%+iGG-MA+células do menisco+VEGF (SGGCel+VEGF), (G) Papel de filtro (PF), e (H) Papel de filtro+VEGF (PF+VEGF). As setas indicam células infiltradas. A Figura 7 ilustra as imagens de microscopia óptica da coloração imuno-histoquímica das secções sagitais da CAM excisadas correspondentes aos implantes, após 4 dias de implantação: (A) Seda 12% (S) , (B) Seda 12% + iGG-MA (SGG),Meniscal cells (SGGCel), (F) Silk 12% + iGG-MA + meniscus cells + VEGF (SGGCel + VEGF) Silk 12% + meniscus cells (SCel), (E) 12% , (G) Filter paper (PF), and (H) Filter paper + VEGF (PF + VEGF). The arrows indicate infiltrated cells. Figure 7 illustrates the optical microscopy images of the immunohistochemical staining of excised CAM sagittal sections corresponding to the implants after 4 days of implantation: (A) 12% (S) Silk, (B) 12% Silk + iGG-MA (SGG),

(C) Seda 12%+iGG-MA+VEGF (SGG+VEGF), (D) Seda 12%+células do menisco (SCel), (E) Seda 12%+iGG-MA+células do menisco (SGGCel), (F) Seda 12%+iGG-MA+células do menisco+VEGF (SGGCel+VEGF), (G) Papel de filtro (PF), e (H) Papel de 13 filtro+VEGF (PF+VEGF). Os cortes foram corados com Lectina-SNA específica para células endoteliais (castanho) e as imagens obtidas através de microscopia óptica. As setas indicam células infiltradas.(C) Silk 12% + iGG-MA + VEGF (SGG + VEGF), (D) 12% Silk + meniscus cells (SCel), (E) 12% Silk + iGG-MA + meniscus cells (SGGCel), (F) Silk 12% + iGG-MA + meniscus cells + VEGF (SGGCel + VEGF), (G) Filter paper (PF), and (H) Filter paper + VEGF (PF + VEGF). The sections were stained with Lectin-SNA specific for endothelial cells (brown) and the images obtained by light microscopy. The arrows indicate infiltrated cells.

Descrição Pormenorizada da Invenção A presente invenção refere-se ao desenvolvimento e métodos utilizados para o fabrico de estrutura(s) tridimensional(ais) porosas e implantável(eis), que inclui uma matriz polimérica biodegradável porosa de suporte e hidrogel(eis) não-angiogénico(s), e a sua utilização no campo da engenharia de tecidos e medicina regenerativa. Esta invenção descreve o(s) método(s) para a produção de novas estruturas tridimensionais porosas para aplicação como implantes parciais ou totais, e que permitem obter vascularização segmentar e controlo da inervação. Por este meio pode: 1) promover a integração e regeneração tecidular; 2) evitar o encolhimento do implante; e 3) permitir uma gestão da dor. A preparação da(s) estrutura(s) de suporte implantável(eis) não se limita aos exemplos utilizados de matriz polimérica, hidrogel(eis), porogénio(s), e do método(s) e técnica(s) aplicados. A(s) estrutura(s) implantável(eis) pode(m) também ser utilizada(s) isoladamente ou combinada(s) com diferentes tipos de células e/ou outras combinações que visam restaurar, manter ou melhorar as funções dos tecidos. Este sistema permite ainda a conjugação com moléculas bioactivas e portanto, podem ser utilizados para a libertação controlada.Detailed Description of the Invention The present invention relates to the development and methods used for the manufacture of porous and implantable three-dimensional structure (s), including a porous biodegradable carrier polymer matrix and non- angiogenic (s), and their use in the field of tissue engineering and regenerative medicine. This invention describes the method (s) for the production of new porous three-dimensional structures for application as partial or total implants, and which provide segmental vascularization and control of innervation. By this means it can: 1) promote tissue integration and regeneration; 2) avoid implant shrinkage; and 3) to allow pain management. The preparation of the implantable support structure (s) is not limited to the examples used of the polymer matrix, hydrogel, porogen (s), and the method (s) and technique (s) applied. The implantable structure (s) may also be used alone or in combination with different cell types and / or other combinations intended to restore, maintain or enhance tissue functions. This system further allows conjugation with bioactive molecules and therefore, can be used for controlled release.

Os exemplos particulares que se seguem complementam a descrição da presente invenção, e destinam-se a proporcionar uma melhor compreensão da mesma, embora estes 14 exemplos não devam ser considerados com um carácter restritivo.The following particular examples complement the description of the present invention, and are intended to provide a better understanding thereof, although these examples are not to be considered as being of a restrictive nature.

Produção da(s) estrutura(s) de suporte implantável(eis): método 1Production of the implantable support structure (s): method 1

Etapa 1. Produção de matriz polimérica de seda por técnicas de lixiviação de sal/liofilização - A extração de fibroina de seda de Bombyx mori foi efetuada por ebulição dos casulos numa solução de carbonato de sódio (0,02 M) durante 60 minutos, seguida de uma lavagem abundante com água destilada. A fibroina de seda purificada foi dissolvida numa solução de brometo de lítio a 9,3 mol/L, a 70°C durante 60 minutos. De seguida, a solução foi dialisada contra água destilada, utilizando uma membrana de diálise benzoilada (peso molecular de corte: 2000) durante o período de 48 horas. Depois, a solução dialisada de fibroina de seda foi concentrada por diálise numa solução de poli(etileno glicol) a 20% (p/p) (20.000 g/mol) durante 9 horas. Por fim, a membrana de diálise foi cuidadosamente lavada em água destilada, e a solução de fibroina de seda concentrada foi recolhida para um frasco. A concentração final da fibroina de seda concentrada foi determinada através da medição do peso seco das soluções de fibroina de seda. A solução de fibroina de seda obtida foi armazenada a 4°C até à sua posterior utilização. A solução de fibroina de seda concentrada foi diluída para 10%, 12% e 16% (p/p), respetivamente. As estruturas de fibroina de seda foram preparadas por adição de 2,0 g de partículas de cloreto de sódio (500-1000 pm) a 1,0 mL de solução de fibroina de seda num tubo de silicone (9 mm de diâmetro) . Após secagem das estruturas ao ar durante 2 dias, as partículas de cloreto de sódio foram extraídas em água destilada durante 2 dias. A película superficial das estruturas foi removida 15 utilizando uma punção de aço inoxidável. As matrizes poliméricas de seda foram por fim obtidas (Figura 1A-B) após congelamento a -80°C, seguido de liofilização num liofilizador.Step 1. Silk polymer matrix production by salt leaching / lyophilization techniques The extraction of silk fibroin from Bombyx mori was carried out by boiling the cocoons in a solution of sodium carbonate (0.02 M) for 60 minutes followed by washing with distilled water. Purified silk fibroin was dissolved in a solution of lithium bromide at 9.3 mol / L at 70 ° C for 60 minutes. The solution was then dialyzed against distilled water using a benzoylated dialysis membrane (cut molecular weight: 2000) over the 48 hour period. Then, the dialysed solution of silk fibroin was concentrated by dialysis in a solution of 20% (w / w) poly (ethylene glycol) (20,000 g / mol) for 9 hours. Finally, the dialysis membrane was carefully washed in distilled water, and the concentrated silk fibroin solution was collected into a vial. The final concentration of concentrated silk fibroin was determined by measuring the dry weight of the silk fibroin solutions. The obtained silk fibroin solution was stored at 4 ° C until further use. The concentrated silk fibroin solution was diluted to 10%, 12% and 16% (w / w), respectively. Silk fibroin structures were prepared by adding 2.0 g of sodium chloride particles (500-1000 μm) to 1.0 ml of silk fibroin solution in a 9 mm diameter silicone tube. After drying the structures in air for 2 days, the sodium chloride particles were extracted in distilled water for 2 days. The surface film of the structures was removed using a stainless steel punch. Silk polymer matrices were finally obtained (Figure 1A-B) after freezing at -80 ° C, followed by lyophilization in a lyophilizer.

Etapa 2. Formação do hidrogel GG-MA na estrutura implantável (Reticulação iónica, iGG-MA) - A estrutura de suporte (Figura 1C) foi produzida combinando a matriz polimérica porosa de seda com o hidrogel de goma gelana metacrilada reticulado ionicamente (iGG-MA), utilizando para o efeito um molde apropriado (aço ou silicone), com uma forma e tamanho correspondente à área do defeito tecidular a ser reparado/regenerado. 0 gel de GG-MA foi obtido através da dissolução do pó de GG-MA em água destilada a uma concentração final de 1-2% (p/p), sob agitação vigorosa e à temperatura ambiente, durante o periodo de 1-2 horas. De seguida, foi transferido para um molde um volume apropriado da solução de GG-MA, e a matriz polimérica porosa de seda imersa no gel. Este passo permite a impregnação total ou parcial da matriz polimérica com o gel, dependente do volume de gel que é utilizado. A dispersão uniforme do gel pode ser melhor alcançada sob vácuo, uma vez que impede também a formação de bolhas. A gelificação do GG-MA foi efetuada por imersão em PBS (pH 7,4), durante 15 minutos (tempo mínimo). Por fim, a estrutura de suporte que inclui a matriz polimérica porosa de seda e o hidrogel de iGG-MA foi removida do molde. A(s) estrutura(s) pode(m) ser utilizada(s) e/ou encontrar posterior aplicação após a sua preparação. A estrutura de suporte pode ser também congelada a -80°C e liofilizada para remoção do(s) solvente(s). Antes da gelificação do hidrogel ou após liofilização das estruturas, é possível a incorporação de diferentes tipos de células ou moléculas 16 bioactivas nas diferentes partes da estrutura.The support structure (Figure 1C) was produced by combining the porous silicon polymer matrix with the ionically crosslinked gellan gellan hydrogel (iGG-MA) MA) using a suitable mold (steel or silicone), having a shape and size corresponding to the area of the tissue defect to be repaired / regenerated. The GG-MA gel was obtained by dissolving the GG-MA powder in distilled water at a final concentration of 1-2% (w / w) under vigorous stirring and at room temperature for 1-2 hours. Then, an appropriate volume of the GG-MA solution was added to the mold, and the porous silicone polymer matrix immersed in the gel. This step allows the total or partial impregnation of the polymer matrix with the gel, depending on the volume of gel that is used. The uniform dispersion of the gel can be best achieved under vacuum as it also prevents blistering. GG-MA gelation was performed by immersion in PBS (pH 7.4) for 15 minutes (minimum time). Finally, the support structure including the porous silicon polymer matrix and the iGG-MA hydrogel was removed from the mold. The structure (s) may be used and / or find subsequent application after its preparation. The carrier structure may also be frozen at -80øC and lyophilized to remove the solvent (s). Prior to gelation of the hydrogel or after lyophilization of the structures, it is possible to incorporate different types of bioactive cells or molecules into the different parts of the structure.

Etapa 3. Formação do hidrogel GG-MA na estrutura implantável (Foto-reticulação, phGG-MA) - Conforme referido para a combinação da matriz polimérica porosa de seda e o hidrogel de iGG-MA, foi utilizado um molde semelhante (aço ou silicone) para a produção de uma estrutura que combina a mesma matriz polimérica de seda com o hidrogel de goma gelana metacrilada foto-reticulado (phGG-MA). 0 gel de phGG-MA foi também produzido a partir do pó de GG-MA, o qual foi dissolvido em água destilada a uma concentração final de 1-2% (p/p), sob agitação vigorosa e à temperatura ambiente, durante o periodo de 1-2 horas. Após completa dissolução, o foto-iniciador benzoilformato de metilo (MBF) é adicionado a uma concentração final variando entre, preferencialmente, 0,05 a 0,1% (p/p). De seguida, após a dissolução do foto-iniciador (15 minutos) , foi transferido para um molde um volume adequado da mistura, e a matriz polimérica porosa de seda imersa no gel. Este processo é essencial para uma impregnação parcial ou total da camada polimérica de seda com a solução de hidrogel. A dispersão uniforme do gel pode ser alcançada de forma mais eficaz sob vácuo. A reticulação do hidrogel foi efetuada através da exposição do gel à luz UV durante 5-10 minutos. As estruturas foram então estabilizadas por imersão em PBS (pH 7,4) . Por fim, a estrutura de suporte que inclui a matriz polimérica porosa de seda e o hidrogel de phGG-MA foi removida do molde. A(s) estrutura (s) pode (m) ser utilizada(s) e/ou encontrar posterior aplicação após a sua preparação. A estrutura de suporte pode ser também congelada a -80°C e liofilizada para remoção do(s) solvente (s). Antes da gelificação do hidrogel ou após liofilização das estruturas, é possivel a incorporação de 17 diferentes tipos de células ou moléculas bioactivas nas diferentes partes da estrutura.GG-MA hydrogel formation in the implantable structure (Photo-crosslinking, phGG-MA) - As reported for the combination of the porous polymer silicon matrix and the iGG-MA hydrogel, a similar mold was used (steel or silicone ) for the production of a structure combining the same silk polymer matrix with photoglycated gellan hydrogel gellan (phGG-MA). The phGG-MA gel was also produced from the GG-MA powder, which was dissolved in distilled water to a final concentration of 1-2% (w / w) under vigorous stirring at room temperature for period of 1-2 hours. Upon complete dissolution, the methyl benzoylformate (MBF) photoinitiator is added to a final concentration ranging from, preferably, 0.05 to 0.1% (w / w). Thereafter, after dissolution of the photoinitiator (15 minutes), a suitable volume of the blend was transferred into a mold, and the porous polymer silica matrix immersed in the gel. This process is essential for partial or complete impregnation of the silk polymer layer with the hydrogel solution. Uniform dispersion of the gel can be achieved most effectively under vacuum. The hydrogel crosslinking was performed by exposing the gel to UV light for 5-10 minutes. The structures were then stabilized by immersion in PBS (pH 7.4). Finally, the support structure including the porous silicon polymer matrix and the phGG-MA hydrogel was removed from the template. The structure (s) may be used and / or find subsequent application after its preparation. The carrier structure may also be frozen at -80øC and lyophilized to remove the solvent (s). Before gelation of the hydrogel or after lyophilization of the structures, it is possible to incorporate 17 different types of cells or bioactive molecules into the different parts of the structure.

Produção da(s) estrutura(s) de suporte implantável(eis): método 2Production of the implantable support structure (s): Method 2

Etapa 1. Produção de matriz polimérica em bi-camada de Seda/Seda-CaP por lixiviação de sal/liofilização - 0 compósito de fibroina de seda e fosfato de cálcio foi preparado utilizando um método in situ. Inicialmente, a solução de fibroina de seda concentrada (preparada de acordo com o descrito no método 1) foi diluída para 16% (p/p). Diferentes quantidades de uma solução de cloreto de cálcio (6 mol/L) foram misturadas com a solução de fibroina de seda, seguindo-se a adição de diferentes quantidades de uma solução de fosfato de amónia dibásico (3, 6 mol/L) . A proporção atómica teórica de cálcio para fosfato foi mantida a 1,67 em cada grupo. 0 valor de pH do sistema foi ajustado para 8,5 pela adição de amónia (30%). A suspensão foi colocada em agitação durante 30 minutos e, de seguida, colocada em repouso durante 24 horas à temperatura ambiente. Foram preparados compósitos de Seda/CaP com um teor teórico em CaP (massa teórica de CaP dividida pela massa total de fibroina de seda) de 4, 8, 16 e 25% (p/p). A preparação dos grânulos de cloreto de sódio foi efetuada por crivagem do cloreto de sódio usando crivos na gama de 500-1000 pm. As estruturas de seda/CaP (camada inferior) foram preparadas num tubo de silicone (diâmetro interno: 9 mm) pela adição de grânulos de cloreto de sódio (500-1000 pm) à suspensão de seda/CaP, na proporção de 1 g de cloreto de sódio para 1 mL de solução de fibroina de seda; seguido da secagem do material no interior do tubo de silicone à temperatura ambiente, durante 2 dias. As estruturas de seda (camada superior) foram obtidas através da adição de 18 soluções de fibroína de seda em cima da estrutura seda/CaP/NaCl, seguida pela incorporação de partículas de cloreto de sódio (500-1000 pm) , na proporção de 1 g de cloreto de sódio para 1 mL de solução de fibroína de seda. As matrizes poliméricas em bi-camada de seda/CaP foram secas ao ar durante 48 horas, seguido de lixiviação do cloreto de sódio em água destilada durante 36 horas. A película superficial das estruturas foi removida utilizando uma punção de aço inoxidável, e as matrizes poliméricas em bi-camada (Figura 2) obtidas após congelamento a -80°C, seguido de liofilização.Step 1. Production of Silica / Silk-CaP bi-layer polymer matrix by salt leaching / lyophilization - The silk fibroin and calcium phosphate composite was prepared using an in situ method. Initially, the concentrated silk fibroin solution (prepared as described in Method 1) was diluted to 16% (w / w). Different amounts of a calcium chloride solution (6 mol / L) were mixed with the silk fibroin solution, followed by addition of different amounts of a solution of dibasic ammonium phosphate (3.6 mol / L). The theoretical atomic ratio of calcium to phosphate was maintained at 1.67 in each group. The pH value of the system was adjusted to 8.5 by addition of ammonia (30%). The suspension was allowed to stir for 30 minutes and then allowed to stand for 24 hours at room temperature. Silica / CaP composites with a theoretical CaP content (theoretical CaP mass divided by the total mass of silk fibroin) of 4, 8, 16 and 25% (w / w) were prepared. The preparation of the sodium chloride granules was performed by screening sodium chloride using sieves in the range of 500-1000 Âμm. The silk / CaP (bottom layer) structures were prepared in a silicone tube (internal diameter: 9 mm) by the addition of sodium chloride granules (500-1000 Âμm) to the silk / CaP suspension in the proportion of 1 g of sodium chloride to 1 ml of silk fibroin solution; followed by drying the material inside the silicone tube at room temperature for 2 days. The silk structures (top layer) were obtained by the addition of 18 silk fibroin solutions on the silica / CaP / NaCl structure, followed by the incorporation of sodium chloride particles (500-1000 Âμm), in the proportion of 1 g of sodium chloride to 1 ml of silk fibroin solution. Silica / CaP bi-layer polymer matrices were air-dried for 48 hours, followed by leaching of sodium chloride in distilled water for 36 hours. The surface film of the structures was removed using a stainless steel punch, and the bi-layer polymer matrices (Figure 2) obtained after freezing at -80øC, followed by lyophilization.

Etapa 2. Formação do hidrogel de GG-MA na estrutura implantável (camada do tipo cartilagineo) - A estrutura em bi-camada implantável foi produzida combinando a matriz em bi-camada de seda/seda-CaP e o(s) hidrogel(eis) de GG-MA, e utilizando um molde apropriado (aço ou silicone), com uma forma e tamanho correspondente à área do defeito tecidular a ser reparado/regenerado. O gel de GG-MA foi obtido por dissolução do pó de GG-MA em água destilada a uma concentração final de 1-2% (p/p), sob agitação vigorosa e à temperatura ambiente, durante o período de 1-2 horas. Para produzir a estrutura em bi-camada, a camada de fibroína da seda da matriz porosa em bi-camada seda/seda CaP foi imersa no gel de GG-MA no interior do molde. Este passo permite a impregnação parcial da camada polimérica de seda. Assim, a dispersão uniforme do gel pode ser alcançada de forma mais eficaz sob vácuo. A gelificação do iGG-MA foi efetuada por imersão em PBS (pH 7,4), durante 15 minutos (tempo mínimo).Step 2. Formation of the GG-MA hydrogel in the implantable structure (cartilage-like layer) - The implantable bi-layer structure was produced by combining the silk / silk-CaP bi-layer matrix and hydrogel (s) ) of GG-MA, and using a suitable mold (steel or silicone) of a shape and size corresponding to the area of the tissue defect to be repaired / regenerated. The GG-MA gel was obtained by dissolving the GG-MA powder in distilled water at a final concentration of 1-2% (w / w) under vigorous stirring and at room temperature for the period of 1-2 hours . To produce the bi-layer structure, the porous matrix silk-fibroin layer in silk / silk bi-layer CaP was immersed in the GG-MA gel within the mold. This step allows the partial impregnation of the silk polymer layer. Thus, the uniform dispersion of the gel can be achieved most effectively under vacuum. The gelation of iGG-MA was carried out by immersion in PBS (pH 7.4) for 15 minutes (minimum time).

Para a produção de uma estrutura (s) em multi-camadas implantável, uma outra camada de gel de GG-MA pode ser adicionada na estrutura em bi-camada de seda/seda-CaP 19 seguindo o procedimento descrito no método 1, passo 3 (foto-reticulação). Assim, podem ser obtidas estruturas bi-ou multi-camada (s) que incluem uma matriz polimérica porosa e diferentes camadas de hidrogel(eis) de GG-MA. A (s) estrutura (s) implantável(eis) pode(m) ser utilizada(s) e/ou encontrar posterior aplicação após a sua preparação. A(s) estrutura(s) implantável(eis) pode(m) ser também congelada(s) a -80°C e liofilizada(s) para remoção do(s) solvente(s). Antes da gelificação dos hidrogéis ou após liofilização das estruturas, é possível a incorporação de diferentes tipos de células ou moléculas bioactivas nas diferentes camadas da(s) estrutura (s) .For the production of an implantable multilayer structure (s), another layer of GG-MA gel may be added to the silk / silk-CaP bi-layer structure 19 following the procedure described in method 1 step 3 (photo-crosslinking). Thus, bi-or multi-layer structures (s) including a porous polymer matrix and different layers of GG-MA hydrogels can be obtained. The implantable structure (s) can be used and / or found after application. The implantable structure (s) may also be frozen at -80 ° C and lyophilized to remove the solvent (s). Prior to gelation of the hydrogels or after lyophilization of the structures, it is possible to incorporate different types of bioactive cells or molecules into the different layers of the framework (s).

Para efeitos de encapsulamento de células in vitro e utilização in vivo, a matriz polimérica porosa de seda e o pó de GG-MA são previamente esterilizados. A(s) estrutura(s) implantável(eis) podem ser produzida(s) sob condições estéreis antes da sua utilização, i.e., utilizando materiais e reagentes estéreis no interior de uma câmara de fluxo laminar, por exemplo.For in vitro cell encapsulation and in vivo use, the porous silicone polymer matrix and the GG-MA powder are pre-sterilized. The implantable structure (s) may be produced under sterile conditions prior to use, i.e., using sterile materials and reagents within a laminar flow chamber, for example.

Estudo in vivo do potencial angiogénico/anti-angiógenico de estruturas combinadas de seda/GG-MA acelulares e celulares (células de menisco humano)In vivo study of the angiogenic / anti-angiogenic potential of combined cellular and cellular silk / GG-MA structures (human meniscus cells)

Passo 1. Ensaio da membrana corio-alantóide (CAM) de ovos de galinha - 0 ensaio da CAM foi realizado com o objetivo de investigar se as estruturas combinadas de seda/GG-MA são capazes de controlar o crescimento das células para o seu interior, a vascularização segmentar e inervação. Ovos férteis de galinha (n = 90-120) foram incubados a 37°C durante 3 dias. Após este período foi cortada uma janela circular na casca a fim de se avaliar a viabilidade do 20 embrião e permitir o acesso à CAM. A abertura na casca foi selada com fita adesiva transparente para evitar a desidratação e os ovos foram novamente incubados a 37°C até ao 10° dia do desenvolvimento embrionário.Step 1. Chicken egg chorioallantoic membrane (CAM) assay - The CAM assay was performed to investigate whether the combined silk / GG-MA structures are able to control the growth of the cells into their interior , segmental vascularization and innervation. Fertile chicken eggs (n = 90-120) were incubated at 37øC for 3 days. After this period a circular window was cut in the bark in order to evaluate the viability of the embryo and allow access to CAM. The opening in the shell was sealed with clear adhesive tape to prevent dehydration and the eggs were again incubated at 37 ° C until the 10th day of embryonic development.

Os diferentes discos estéreis (n = 10, Tabela 1) produzidos de acordo com o método 1 (passos 1 e 2) foram implantados na CAM ao 10° dia do desenvolvimento embrionário em condições estéreis e o ensaio prosseguiu até ao 18° dia do desenvolvimento embrionário. Estas estruturas de suporte derivam de uma solução de fibroina de seda a 12% (p/p) (seda-12) apenas ou em combinação com hidrogel de iGG-MA e/ou células de menisco humano. As estruturas de seda-12 + iGG-MA e seda-12 + iGG-MA + células do menisco foram também testadas na presença de VEGF (100 ng) . As amostras foram produzidas com um diâmetro de 4 mm e uma altura de aproximadamente 3 mm. Discos estéreis de papel de filtro (diâmetro de 4 mm) foram usados como controlos e igualmente implantados na CAM ao 10° de desenvolvimento embrionário (n = 10) . Os discos de papel de filtro foram utilizados sem (PF) ou com a adição de 100 ng de VEGF (PF + VEGF) . Após dois dias, foram adicionados 100 ng de VEGF ao grupo controlo PF + VEGF em condições estéreis.The different sterile disks (n = 10, Table 1) produced according to method 1 (steps 1 and 2) were implanted in the CAM on the 10th day of embryonic development under sterile conditions and the assay continued until the 18th day of development embryonic. These support structures are derived from a solution of 12% (w / w) silk fibroin (silk-12) alone or in combination with iGG-MA hydrogel and / or human meniscus cells. Silk-12 + iGG-MA and silk-12 + iGG-MA + meniscal cells were also tested in the presence of VEGF (100 ng). The samples were produced with a diameter of 4 mm and a height of approximately 3 mm. Sterile filter paper discs (diameter 4 mm) were used as controls and also implanted in CAM at 10 ° embryo development (n = 10). Filter paper disks were used without (PF) or with the addition of 100 ng of VEGF (PF + VEGF). After two days, 100 ng of VEGF was added to the PF + VEGF control group under sterile conditions.

Tabela 1. Descrição das estruturas tridimensionais porosas implantáveis à base de seda produzidas de acordo com o método 1 (passos 1 e 2), e testadas no modelo da CAM.Table 1. Description of the implantable porous three-dimensional silicon-based structures produced according to method 1 (steps 1 and 2), and tested in the CAM model.

Tipo de biomaterial Nome da amostra Seda-12 Acelular S Seda-12 + iGG-MA SGG Seda-12 + iGG-MA + VEGF SGG+VEGF 21Type of biomaterial Sample name Silk-12 Acellulate S Silk-12 + iGG-MA SGG Silk-12 + iGG-MA + VEGF SGG + VEGF 21

Seda-12 + Células do menisco Celular Scel Seda-12 + iGG-MA + Células do SGGcel menisco Seda-12 + iGG-MA + Células do SGGcel+VEGF menisco + VEGF Papel de filtro Controlos PF Papel de filtro + VEGF PF+VEGFSilica-12 + Cells of the meniscus Cellular Scel Silk-12 + iGG-MA + SGGcell Cells Silk-12 + iGG-MA + SGGcel Cells + VEGF Meniscus + VEGF Filter Paper PF Controls Filter Paper + VEGF PF + VEGF

As imagens dos implantes na CAM foram obtidas in ovo no final do ensaio (Figura 3). Os embriões e respetivas membranas foram então fixados in ovo por adição de um pequeno volume de paraformaldeido a 4% (p/p), seguido de incubação a -80°C durante 10 minutos. Os materiais implantados e as porções da CAM imediatamente subjacentes a estes foram dissecadas e transferidas para placas de 12 poços. As imagens ex ovo foram então capturadas para cada estrutura implantada na CAM (Figura 4). As membranas excisadas foram processadas para análise histológica e imuno-histoquímica. Foram efetuados três ensaios da CAM independentes. A partir das Figuras 3 e 4 é possível verificar que não se observou qualquer indício de absorção do material, apesar de ter sido detetada uma integração de todas as estruturas à base de seda na CAM.Implant images on CAM were obtained in ovo at the end of the assay (Figure 3). Embryos and respective membranes were then fixed in ovo by addition of a small volume of 4% (w / w) paraformaldehyde followed by incubation at -80 ° C for 10 minutes. Implanted materials and portions of the CAM immediately underlying them were dissected and transferred to 12-well plates. Ex-egg images were then captured for each structure implanted in the CAM (Figure 4). The excised membranes were processed for histological and immunohistochemical analysis. Three independent CAM trials were performed. It can be seen from Figures 3 and 4 that no evidence of material absorption was observed, although an integration of all silk-based structures in the CAM was detected.

Passo 2. Quantificação de vasos sanguíneos convergentes - A avaliação macroscópica da resposta angiogénica foi efetuada utilizando um método semi-quantitativo, por análise ex ovo da convergência de vasos sanguíneos para os discos implantados, de acordo com o descrito por Ribatti et al. (7) . As imagens ex ovo obtidas ao 14° dia de desenvolvimento embrionário foram processadas utilizando o 22 programa WCIF ImageJ para facilitar a contagem do número total de vasos sanguíneos que convergiam para o disco implantado. Para efeitos de quantificação, a ampliação das imagens estereomicroscópicas foi mantida constante (7x) , assim como a área da imagem processada (800 x 800 pixels). O número total de micro-vasos macroscópicos que convergiam para o implante foi quantificado para cada ovo por três observadores independentes (Figura 5) . A análise estatística foi realizada aplicando uma análise de variância &quot;one-way&quot; seguida pelo teste de comparação múltipla de Tukey (p &lt; 0,05 para um intervalo de confiança de 95%) .A quantificação macroscópica de vasos sanguíneos (Figura 5) revelou que não existem diferenças estatisticamente significativas em relação ao número de vasos sanguíneos macroscópicos convergentes para os discos implantados à base de seda. Não foram igualmente detetadas diferenças significativas em relação ao número de vasos sanguíneos convergentes para os controlos de papel de filtro (com e sem VEGF). Como anteriormente demonstrado por Silva-Correia et al. (6), o papel de filtro tem um efeito positivo na angiogénese e, portanto, pode-se considerar que as estruturas porosas à base de seda também promovem a indução de angiogénese. Este efeito foi observado principalmente nas estruturas à base de seda sem incorporação de iGG-MA. Quando o hidrogel foi combinado com a estrutura de seda-12 (estruturas SGG, SGG + VEGF, SGGcel e SGGcel + VEGF), observou-se um efeito inibidor da angiogénese, como demonstrado pelo baixo número de vasos sanguíneos convergentes. Embora a adição de iGG-MA pareça inibir a formação de vasos sanguíneos macroscópicos convergentes para as estruturas porosas, as diferenças observadas não são estatisticamente significativas. Neste ensaio, observou-se também que a adição de VEGF às 23 estruturas SGG e SGGcel não influenciou a quantidade de vasos sanguíneos que convergiam para os materiais implantados. Da mesma forma, quando adicionada ao papel de filtro, esta molécula não induziu significativamente a proliferação dos vasos sanguíneos.Step 2. Quantifying Convergent Blood Vessels - The macroscopic assessment of angiogenic response was performed using a semi-quantitative method, by ex-ovo analysis of blood vessel convergence for implanted discs, as described by Ribatti et al. (7). The ex-egg images obtained at the 14th day of embryonic development were processed using the WCIF ImageJ program to facilitate the counting of the total number of blood vessels converging to the implanted disk. For quantification, the magnification of the stereomicroscopic images was kept constant (7x), as well as the processed image area (800 x 800 pixels). The total number of macroscopic microscopes converging to the implant was quantified for each egg by three independent observers (Figure 5). Statistical analysis was performed by applying a variance analysis &quot; one-way &quot; followed by Tukey's multiple comparison test (p <0.05 for a 95% confidence interval). Macroscopic quantification of blood vessels (Figure 5) revealed that there are no statistically significant differences in relation to the number of macroscopic blood vessels for silk-based implants. No significant differences were also detected in the number of converging blood vessels for the filter paper controls (with and without VEGF). As previously demonstrated by Silva-Correia et al. (6), the filter paper has a positive effect on angiogenesis and, therefore, it can be considered that the porous silicon-based structures also promote the induction of angiogenesis. This effect was observed mainly in silk-based structures without iGG-MA incorporation. When the hydrogel was combined with the 12-fold structure (SGG, SGG + VEGF, SGGcel and SGGcel + VEGF structures), an inhibitory effect of angiogenesis was observed, as demonstrated by the low number of convergent blood vessels. Although the addition of iGG-MA appears to inhibit the formation of macroscopic blood vessels converging to the porous structures, the observed differences are not statistically significant. In this assay, it was also observed that the addition of VEGF to the SGG and SGGcel structures did not influence the amount of blood vessels converging to the implanted materials. Likewise, when added to the filter paper, this molecule did not significantly induce blood vessel proliferation.

Passo 3. Coloração de hematoxilina-eosina e análise imuno-histoquímica - Secções da CAM com 3 pm de espessura foram coradas com H&amp;E. Foi igualmente efetuada análise imuno-histoquímica em secções representativas da CAM contendo o material implantado, utilizando o anticorpo primário SNA-lectina específico para a células endoteliais de galinha. Os cortes histológicos sagitais das amostras foram observados através de microscópia óptica. A análise imuno-histoquímica revelou que as matrizes tridimensionais porosas à base de seda não originaram qualquer resposta inflamatória aguda (Figura 6). É possível observar a partir das Figuras 6 e 7 que as matrizes tridimensionais de seda são altamente susceptíveis ao crescimento celular para o seu interior e à formação de vasos sanguíneos. A natureza porosa das estruturas é altamente eficaz em facilitar a infiltração de células. A estrutura de seda-12, quando combinada com o hidrogel de iGG-MA (Figuras 6 e 7 - B, C, E e F) , apresenta um menor número de células endoteliais a invadirem o seu interior. Como esperado, o hidrogel de iGG-MA atua como uma barreira física à invasão vascular e, desta forma, as células da CAM estão confinadas à interface CAM/hidrogel e não penetram na estrutura de seda. Não se verificou qualquer efeito da incorporação de VEGF nas estruturas à base de seda (Figuras 6 e 7) . No entanto, é possível observar um aumento do número de vasos sanguíneos microscópicos no grupo do papel de filtro, promovida pela adição de VEGF.Step 3. Hematoxylin-eosin staining and immunohistochemical analysis - Sections of the 3 pm thick CAM were stained with H & E. Immunohistochemical analysis was also performed on representative sections of the CAM containing the implanted material, using the primary SNA-lectin antibody specific for chicken endothelial cells. The sagittal histological sections of the samples were observed by light microscopy. Immunohistochemical analysis revealed that porous three-dimensional silk-based matrices did not give rise to any acute inflammatory response (Figure 6). It can be seen from Figures 6 and 7 that the three-dimensional silk matrices are highly susceptible to cell growth for their interior and to the formation of blood vessels. The porous nature of the structures is highly effective in facilitating cell infiltration. Silk-12 structure, when combined with the iGG-MA hydrogel (Figures 6 and 7-B, C, E and F), has a lower number of endothelial cells invading the interior. As expected, the iGG-MA hydrogel acts as a physical barrier to vascular invasion and, thus, the CAM cells are confined to the CAM / hydrogel interface and do not penetrate the tissue structure. There was no effect of VEGF incorporation on the silk-based structures (Figures 6 and 7). However, it is possible to observe an increase in the number of microscopic blood vessels in the filter paper group, promoted by the addition of VEGF.

Os controlos de papel de filtro apresentam-se intensamente colonizados por células, como já havia sido demonstrado anteriormente (6). Foi observado igualmente um aumento da densidade das células e do número de células infiltradas na interface CAM/papel de filtro, e este facto foi muito mais evidente no grupo papel de filtro + VEGF, o gual foi completamente invadido por células endoteliais. Foi claramente observada uma maior densidade de vasos sanguíneos microscópicos na CAM testada com os grupos gue incluíam papel de filtro, em comparação com os outros grupos à base de seda. Em todas as condições testadas, não foi detetada formação de tecido de granulação.The filter paper controls are intensely colonized by cells, as previously demonstrated (6). An increase in cell density and number of cells infiltrated at the CAM / filter paper interface was also observed, and this was much more evident in the VEGF + filter paper group, which was completely invaded by endothelial cells. Higher microscopic blood vessel density was clearly observed in the CAM tested with the groups which included filter paper compared to the other silk-based groups. Under all conditions tested, no granulation tissue formation was detected.

Referências 1. Narita A, Takahara M, Sato D, Ogino T, Fukushima S, Kimura Y, et al. Biodegradable gelatin hydrogels incorporating fibroblast growth factor 2 promote healing of horizontal tears in rabbit meniscus. Arthroscopy. 2 012; 2 8(2) :255-63. 2. Kelly BT, Robertson W, Potter HG, Deng X-H, Turner AS, Lyman S, et al. Hydrogel meniscal replacement in the sheep knee. Am. J. Sports Med. 2007; 35 (1) : 43-52. 3. Mapp PI, Walsh DA, Bowyer J, Maciewicz RA. Effects of a metalloproteinase inhibitor on osteochondral angiogenesis, chondropathy and pain behavior in a rat model of osteoarthritis. Osteoarthritis and Cartilage. 2010; 18 (4) :593-600. 4. Ahmadi R, Burns AJ, de Bruijn JD. Chitosan-based hydrogels do not induce angiogenesis. J. Tissue Eng. Reg. Med. 2010; 4 (4) :309-15. 5. Scholz B, Kinzelmann C, Benz K, Mollenhauer J, Wurst H, Schlosshauer B. Suppression of adverse angiogenesis in an albumin-based hydrogel for articular cartilage and 25 intervertebral disc regeneration. Eur Cell Mater. 2012;20:24-37. 6. Silva-Correia J, Miranda-Gonçalves V, Salgado AJ, Sousa N, Oliveira JM, Reis RM, et al. Angiogenic potential of gellan gum-based hydrogels for application in nucleus pulposus regeneration: In vivo study. Tissue Eng. Part A. 2012; 18 (11-12) : 1203-12. 7. Ribatti D, Nico B, Vacca A, Presta M. The gelatin sponge-chorioallantoic membrane assay. Nat. Protoc. 2006;1 (1) :85-91.References 1. Narita A, Takahara M, Sato D, Ogino T, Fukushima S, Kimura Y, et al. Biodegradable gelatin hydrogels incorporating fibroblast growth factor 2 promote healing of horizontal tears in rabbit meniscus. Arthroscopy. 2012; 28 (2): 255-63. 2. Kelly BT, Robertson W, Potter HG, Deng X-H, Turner AS, Lyman S, et al. Hydrogel meniscal replacement in the sheep knee. Am. J. Sports Med. 2007; 35 (1): 43-52. 3. Mapp PI, Walsh DA, Bowyer J, Maciewicz RA. Effects of a metalloproteinase inhibitor on osteochondral angiogenesis, chondropathy and pain behavior in a rat model of osteoarthritis. Osteoarthritis and Cartilage. 2010; 18 (4): 593-600. 4. Ahmadi R, Burns AJ, of Bruijn JD. Chitosan-based hydrogels do not induce angiogenesis. J. Tissue Eng. Reg Med. 2010; 4 (4): 309-15. 5. Scholz B, Kinzelmann C, Benz K, Mollenhauer J, Wurst H, Schlosshauer B. Suppression of adverse angiogenesis in an albumin-based hydrogel for articular cartilage and 25 intervertebral disc regeneration. Eur Cell Mater. 2012; 20: 24-37. 6. Silva-Correia J, Miranda-Gonçalves V, Salgado AJ, Sousa N, Oliveira JM, Reis RM, et al. Angiogenic potential of gellan gum-based hydrogels for application in nucleus pulposus regeneration: In vivo study. Tissue Eng. Part A. 2012; 18 (11-12): 1203-12. 7. Ribatti D, Nico B, Vacca A, Presta M. The gelatin sponge-chorioallantoic membrane assay. Nat. Protoc. 2006; 1 (1): 85-91.

Lisboa, 25 de março de 2013 26Lisbon, March 25, 2013 26

Claims (16)

REIVINDICAÇÕES 1. Estrutura tridimensional porosa caracterizada por compreender uma matriz polimérica porosa de suporte estrutural e um material de hidrogel que permite controlar a distribuição espacial dos vasos sanguíneos dentro do implante e/ou de células implantadas.Porous three-dimensional structure characterized in that it comprises a porous polymeric matrix of structural support and a hydrogel material which allows controlling the spatial distribution of the blood vessels within the implant and / or implanted cells. 2. Estrutura tridimensional porosa obtida de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por apresentar um material hidrogel dentro da matriz polimérica porosa de suporte, ou que rodeia a matriz polimérica porosa de suporte, ou adjacente à matriz polimérica porosa de suporte, de preferência está dentro da matriz polimérica porosa de suporte.The porous three-dimensional structure obtained according to claim 1, characterized in that it has a hydrogel material within the supporting porous polymer matrix, or surrounds the supporting porous polymer matrix, or adjacent the porous polymer support matrix, preferably within of the carrier porous polymer matrix. 3. Estrutura tridimensional porosa obtida de acordo com a reivindicação 1-2, caracterizada por o biomaterial ser um polímero, que pode ser natural ou sintético, de preferência ser de fibroína da seda, mais preferivelmente 10 a 16% (em peso).The porous three-dimensional structure obtained according to claim 1-2, characterized in that the biomaterial is a polymer, which may be natural or synthetic, preferably of silk fibroin, more preferably 10 to 16% (by weight). 4. Matriz polimérica porosa obtida de acordo com a reivindicação 1-3, caracterizada por a matriz ser monocamada fibroína de seda, de preferência 40-95% de porosidade.The porous polymer matrix obtained according to claim 1-3, characterized in that the matrix is monolayered silk fibroin, preferably 40-95% porosity. 5. Matriz polimérica porosa de suporte obtida de acordo com a reivindicação 1-4, caracterizada por a matriz polimérica ser um suporte de bi- ou multi-camadas de fibroína da seda e fibroína da seda combinada com fosfatos de cálcio, de preferência, 1 compreendendo preferivelmente uma segunda de diferentes uma camada de fibroina de fosfato de cálcio/fibroina da camadas, mais seda e seda.The carrier porous polymeric matrix obtained according to claim 1-4, characterized in that the polymer matrix is a carrier of bi- or multi-layers of silk fibroin and silk fibroin combined with calcium phosphates, preferably 1 preferably comprising a second of a different layer of calcium phosphate / fibroin fibroin layers, plus silk and silk. 6. Matriz polimérica porosa de suporte obtida de acordo com a reivindicação anterior, caracterizada por a camada de fosfato de cálcio/fibroina de seda ser constituída por 1 a 25% (em peso) de fosfato de cálcio, de preferência a concentração de fosfato de cálcio ser de 16%.The carrier porous polymeric matrix obtained according to the preceding claim, characterized in that the calcium phosphate / silk fibroin layer consists of 1 to 25% (by weight) of calcium phosphate, preferably the phosphate concentration of calcium to be 16%. 7. Material de hidrogel obtido de acordo com a reivindicação 1-2, caracterizado por o material ser uma goma de gelano ou os seus derivados, e a concentração ser de 0,01 a 4% (p/v), de preferência 1 ou 2% (p/v) .The hydrogel material obtained according to claim 1-2, characterized in that the material is a gellan gum or its derivatives, and the concentration is from 0.01 to 4% (w / v), preferably 1 or 2% (w / v). 8. Material de hidrogel obtido de acordo com as reivindicações 1-2 e 7, caracterizado por o dito material de hidrogel poder ser polimerizável por dito reticulação iónica utilizando mono e catiões bivalentes, de preferência, sódio, cálcio e magnésio.The hydrogel material obtained according to claims 1-2 and 7, characterized in that said hydrogel material can be polymerizable by said ionic cross-linking using mono and divalent cations, preferably sodium, calcium and magnesium. 9. Material de hidrogel obtido de acordo com qualquer das reivindicações 1-8, caracterizado por compreender ainda um segundo hidrogel fotopolimerizado de goma de gelano.The hydrogel material obtained according to any of claims 1-8, characterized in that it further comprises a second light-curing gellan gum hydrogel. 10. Composição da estrutura tridimensional polimérica obtida de acordo com as reivindicações 1-9, caracterizada por compreender ainda um agente 2 biológico activo ou de um agente terapêutico, de preferência esterilizado.Composition of the three-dimensional polymer structure obtained according to claims 1-9, further comprising an active biological agent or a therapeutic agent, preferably sterile. 11. Composição farmacêutica obtida de acordo com a reivindicação anterior caracterizada por o agente biológico activo ser uma célula, célula estaminal, proteína (s), um agente terapêutico, uma biomolécula, plasma rico em plaquetas, marcador de diagnóstico e sonda/marcador, ou uma mistura destes.Pharmaceutical composition obtained according to the preceding claim, characterized in that the active biological agent is a cell, stem cell, protein (s), a therapeutic agent, a biomolecule, platelet rich plasma, diagnostic marker and probe / label, or a mixture of these. 12. Processo de obtenção da estrutura tridimensional polimérica, caracterizado por compreender a matriz polimérica porosa de suporte e o material de hidrogel, e implantável depois de ocorrer a reticulação ou cuja reticulação ocorre in situ, de acordo com as reivindicações 1-11.A process for obtaining the three-dimensional polymeric structure, characterized in that it comprises the porous polymeric support matrix and the hydrogel material, and is implantable after cross-linking or crosslinking occurs in situ, according to claims 1-11. 13. Um método caracterizado por compreender a administração a um sujeito com essa necessidade da estrutura tridimensional polimérica e composição, o qual permite controlar a infiltração dos vasos sanguíneos e a distribuição do agente activo/molécula terapêutica ou biológica (s) , de acordo com as reivindicações 1-12.A method characterized in that it comprises administering to a subject in need thereof the three-dimensional polymer structure and composition, which allows controlling the infiltration of blood vessels and the distribution of the active agent / biological or therapeutic molecule (s), according to the invention. claims 1-12. 14. Um método caracterizado por a administração ser implantação, de preferência usando técnicas cirúrgicas minimamente invasivas, de acordo com a reivindicação anterior.A method characterized in that the administration is implantation, preferably using minimally invasive surgical techniques, according to the preceding claim. 15. Um método caracterizado por o controlo da cicatrização e de infiltração de vasos sanguíneos 3 aumenta a regeneração de tecidos ou órgãos complexos, e impede falha prematura do implante (s), de acordo com as reivindicações 1-14.A method characterized by controlling the healing and infiltration of blood vessels enhances the regeneration of complex tissues or organs and prevents premature failure of the implant (s) according to claims 1-14. 16. A utilização de acordo com a reivindicação 15 caracterizada por ser de preferência para o tratamento de lesões do menisco, disco intervertebral, e defeitos osteocondrais. Lisboa, 25 de março de 2013 4The use according to claim 15, characterized in that it is preferably for the treatment of meniscal, intervertebral disc, and osteochondral defects. Lisbon, March 25, 2013 4
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