Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (especialização em Biomateriais, Reabilitação e Biomecânica)As lesões crónicas resultam do comprometimento do processo de cicatrização. O envelhecimento
da população e o aparecimento de comorbidades que prejudicam a regeneração da pele contribuem
para o aumento da incidência de lesões crónicas, sendo agora considerado uma epidemia. Como as
terapias atuais apresentam desvantagens relevantes no tratamento de lesões crónicas, existe a
necessidade clínica para o desenvolvimento de soluções eficazes que tratem as lesões crónicas a curto
prazo, reduzindo a falha e a carga económica destas terapias. Assim, esta dissertação visava a criação
de um scaffold de acordo com os princípios da Engenharia de Tecidos (TE) para promover a
regeneração da pele utilizando elastin-like recombinamers (ELRs). Estas proteínas são polímeros
geneticamente modificados com base na sequência natural da elastina, a qual é uma importante
proteína estrutural da pele. Como este biomaterial combina as vantagens das proteínas recombinantes
e as propriedades da elastina, foram criados dois polímeros recombinantes, SKS-IKVAV e SKS-PPFLM,
os quais resultam de duas modificações diferentes da proteína SKS.
Os ELRs foram concebidos e expressos na Technical Proteins Nanobiotechnology (TPNBT) S.L.,
como parte de um estágio ERASMUS (Contrato Financeiro 2020-1-PT01-KA103-077707). Apesar dos
resultados favoráveis em relação à expressão proteica, não foi possível desenvolver um protocolo de
purificação destes polímeros durante o estágio ERASMUS na TPNBT, o que inviabilizou a construção de
scaffolds e concluir se o SKS-IKVAV e/ou o SKS-PPFLM podem ser utilizados na TE da pele.
Uma vez que as proteínas SKS-IKVAV e SKS-PPFLM não puderam ser utilizadas para a construção
de scaffolds, uma nova abordagem, utilizando a proteína STAR, foi testada no Centro de Engenharia
Biológica da Universidade do Minho para o desenvolvimento de soluções de TE da pele. Esta proteína
demonstra características semelhantes às dos ELRs, e foi utilizada para a criação de filmes à base de
proteínas. Estes materiais baseados na proteína STAR foram caracterizados fisicamente, quimicamente
e in vitro e a potencial utilização dos mesmos na regeneração da pele foi favoravelmente concluída.
As perspetivas futuras dos filmes à base de STAR incluem aprofundar o conhecimento do seu
comportamento in vitro e a incorporação de substâncias bioativas com propriedades anti-inflamatórias,
anti-oxidantes e antibacterianas, para combater as principais causas do desenvolvimentos de lesões
crónicas.Chronic wounds result from a disruption in the wound healing process. The aging of population
and the appearance of comorbidities that jeopardize skin regeneration contribute for an increase on
chronic wounds incidence being now considered as an epidemic. Since current therapies present
significant drawbacks in the treatment of chronic wounds, there is a clinical need to develop effective
solutions that treat chronic wounds in the short term, reducing failure and the economic burden of
these therapies. As a result, the goal of this dissertation was to design a scaffold based on Tissue
Engineering (TE) principles to promote skin regeneration using elastin-like recombinamers (ELRs).
These proteins are genetically modified polymers based on the sequence of natural elastin, which is a
structural protein found in the skin. Since this biomaterial combines the benefits of recombinant
proteins with the properties of elastin, two recombinant polymers, SKS-IKVAV and SKS-PPFLM, were
created from two different modifications of the SKS protein.
The elastin-like recombinamers were designed and expressed at Technical Proteins
Nanobiotechnology (TPNBT) S.L., as part of an ERASMUS traineeship (Financial Agreement 2020-1-
PT01-KA103-077707). Despite the promising results regarding protein expression, it was not possible
to develop a purification protocol for these polymers during the ERASMUS trainee in TPNBT, making the
construction of the scaffolds and determining whether SKS-IKVAV and/or SKS-PPFLM can be used in
skin TE impossible.
Since the SKS-IKVAV and SKS-PPFLM proteins could not be used for scaffold design, a new
approach, using the STAR protein, was tested at the University of Minho's Centre of Biological
Engineering, for the development of solutions for skin TE. This protein shows similar properties to ELRs
and was used to create protein-based films. These STAR-based materials were physically, chemically,
and in vitro characterized, and their potential use in skin regeneration was concluded favorably.
The future prospects for STAR-based films will include greater understanding of their in vitro
behavior, as well as the incorporation of bioactive substances with anti-inflammatory, antioxidant, and
antibacterial properties to combat the primary causes of chronic injury development.I would also like to express my deepest gratitude to Professor José Carlos Rodríguez Cabello for
allowing me to develop part of this project at Technical Proteins NanoBiotechnology, S.L. during my
ERASMUS traineeship (Financial Agreement 2020-1-PT01-KA103-077707)
