ENHANCED ALGINATE/COLLAGEN SCAFFOLDS WITH CONDUCTIVE POLY(3,4-ETHYLENEDIOXYTHIOPHENE) NANOPARTICLES FOR NEXT-GENERATION SMALL-DIAMETER TISSUE-ENGINEERED BLOOD VESSELS
As doenças cardiovasculares continuam a ser a principal causa de morte em todo o mundo, destacando a necessidade urgente de melhorar os enxertos vasculares. Embora os vasos sanguíneos de grande diâmetro criados por engenharia de tecidos (TEBVs) tenham demonstrado sucesso terapêutico, o desenvolvimento de TEBVs de pequeno diâmetro (diâmetro interno ≤ 6 mm) continua a ser um desafio. Este estudo relata um método inovador para fabricar TEBVs de pequeno diâmetro usando um bico coaxial triplo para coextrudar alginato, colagénio e um polímero sacrificial, formando arcabouços que imitam de perto a microarquitetura dos vasos nativos. Os condutos resultantes tinham um diâmetro externo de aproximadamente 1,6 mm e espessura de parede de cerca de 265 μm. Uma inovação importante envolveu o revestimento da superfície da estrutura com nanopartículas condutoras de poli(3,4-etilenodioxietileno) (PEDOT) usando polimerização interfacial in situ. Foram identificadas as proporções ideais de PEDOT para APS (4:2 e 8:2), que aumentaram a capacidade de expansão da estrutura, retardaram a degradação e melhoraram significativamente a resistência mecânica (a pressão de ruptura aumentou de 1,13 para 3,38 bar) e a condutividade elétrica (até 122 μS/cm). A rugosidade superficial e a hidrofilicidade aprimoradas resultantes da camada de PEDOT promoveram a adesão e a proliferação de células musculares lisas da aorta humana (hASMCs). Notavelmente, a liofilização foi considerada desnecessária, pois a extrusão direta produziu propriedades de conduto reproduzíveis e favoráveis. A natureza condutiva e biocompatível dessas estruturas híbridas
ENHANCED ALGINATE/COLLAGEN SCAFFOLDS WITH CONDUCTIVE POLY(3,4-ETHYLENEDIOXYTHIOPHENE) NANOPARTICLES FOR NEXT-GENERATION SMALL-DIAMETER TISSUE-ENGINEERED BLOOD VESSELS
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DOI: 10.37572/EdArt_1212257966
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Palavras-chave: Vaso sanguíneo; nanopartículas PEDOT; hidrogel condutivo; regeneração vascular; células musculares lisas.
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Keywords: Blood vessel; PEDOT nanoparticles; conductive hydrogel; vascular regeneration; smooth muscle cells.
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Abstract:
Cardiovascular disease remains the leading cause of death worldwide, highlighting the urgent need for improved vascular grafts. While large-diameter tissue-engineered blood vessels (TEBVs) have shown therapeutic success, developing small-diameter TEBVs (inner diameter ≤ 6 mm) remains challenging. This study reports a novel method for fabricating small-diameter TEBVs using a triple coaxial nozzle to co-extrude alginate, collagen, and a sacrificial polymer, forming scaffolds closely mimicking native vessel microarchitecture. The resulting conduits had an outer diameter of approximately 1.6 mm and wall thickness of about 265 μm. A key innovation involved coating the scaffold’s surface with conductive poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) nanoparticles using in situ interfacial polymerization. Optimal PEDOT-to-APS ratios (4:2 and 8:2) were identified, which increased scaffold swelling capability, slowed degradation, and significantly improved mechanical strength (burst pressure increased from 1.13 to 3.38 bar) and electrical conductivity (up to 122 μS/cm). Enhanced surface roughness and hydrophilicity resulting from the PEDOT layer promoted the adhesion and proliferation of human aortic smooth muscle cells (hASMCs). Notably, lyophilization was found unnecessary, as direct extrusion yielded reproducible, favorable conduit properties. The conductive, biocompatible nature of these hybrid hydrogel scaffolds suggests great potential for use in vascular regeneration and potentially for vascularizing artificial organs, providing a promising route toward functional small-diameter vascular replacements.
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Número de páginas: 12
- Emilio Castro Otero
- Èlia Bosch-Rué
- Sara Estruch-Sotoca
- Román A Pérez