Developing stable polysaccharide structures with biochemical and biomechanical
properties similar to the extracellular matrix (MEC) is one of the major goals of tissue
engineering and regenerative medicine. Biomaterials used in medical devices need to be
compatible with different biological media, without causing adverse reactions such as
rejection and failure. Increasing the biocompatibility of conventional materials through
surface modification has been shown to be an effective method for improving interaction
with cells and blood components, for example. This work reports a new class of surface
coatings for the purpose of enhancing biocompatibility and cellular response using
multilayer self-assembled polyelectrolytes (PEMs) with a derivative of cationic tannin
(tanfloc) and glycosaminoglycans (chondroitin sulfate or heparin) because they exhibit
similar chemical structures to the ones found in the ECM. The construction of
polyelectrolyte multilayers was monitored by Fourier Transform Surface Plasmon
Resonance (FT-SPR). The surface properties were assessed by X-ray Excited
Photoelectron Spectroscopy (XPS), Atomic Force Spectroscopy (AFM) and contact angle
measurements. The response of human adipose-derived stem cells (ADSCs) was
evaluated in vitro through cytocompatibility assays, adhesion and proliferation of the cells
using fluorescence microscopy. For the hemocompatibility assays, the adsorption of key
serum proteins, adhesion and platelet activation, as well as whole blood coagulation
assays were monitored by XPS, scanning electron microscopy (SEM) and visible
ultraviolet (UV-vis) spectroscopy. The interactions of ADSCs with these new biomaterial
surfaces demonstrate that these surface coatings exhibit good cytocompatibility and that
they promote cell attachment and proliferation. Blood tests point to the high potential of
developing hemocompatible materials through tannin derivatives. Particularities in the
chemical structure of tanfloc were signaled as crucial in the control of blood protein
adsorption, such as fibrinogen, creating an antiplatelet effect on the material’s surface.
The association between biomaterial components, cells and key bioactive molecules in
biological processes important in the reconstruction of large tissue losses highlights the
great potential of materials. These characteristics are very desirable for biocompatible
coatings for applications such as tissue engineering scaffolds and medical devices.Desenvolver estruturas de polissacarídeos estáveis com propriedades bioquímicas
e biomecânicas semelhantes à matriz extracelular (MEC) é um dos grandes objetivos da
engenharia de tecidual e medicina regenerativa. Os biomateriais utilizados em
dispositivos médicos necessitam apresentar compatibilidade com diversos meios
biológicos, sem provocar reações adversas como rejeição e falha dos mesmos. Elevar a
biocompatibilidade de materiais convencionais através de modificação de superfície tem
se mostrado um método eficaz de melhorar a interação com células e componentes do
sangue, por exemplo. Este trabalho relata uma nova classe de revestimentos de superfície
com a finalidade de aumentar a biocompatibilidade e resposta celular usando
multicamadas de polieletrólitos automontados (PEMs) com um derivado de tanino
catiônico (tanfloc) e glicosaminoglicanos (condroitina sulfato ou heparina), por esses
polieletrólitos apresentarem estruturas químicas semelhantes às encontradas na MEC. A
construção dos PEMs foi monitorada por Ressonância Plasmônica de Superfície in situ
com Transformada de Fourier (FT-SPR). As propriedades de superfície foram avaliadas
por Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios X (XPS), Espectroscopia de
Força Atômica (AFM) e medidas de ângulo de contato. Foram realizados ensaios in vitro
de células e com componentes do sangue humano para avaliar o desempenho dos
materiais no meio biológico. A resposta de células-tronco derivadas de tecido adiposo
humano (ADSCs) foi avaliada através de ensaios de citocompatibilidade, adesão e
proliferação de células usando microscopia de fluorescência. Já os ensaios de
hemocompatibilidade foram realizados através de adsorção de proteínas séricas, adesão e
ativação plaquetária, como também ensaios de coagulação do sangue total, pelas técnicas
de XPS, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Espectroscopia no Ultravioleta
Visível (UV-vis). Os PEMs se mostraram citocompatíveis, promovendo adesão e
proliferação celular na superfície dos biomateriais. Os ensaios com sangue apontam para
o alto potencial de desenvolver materiais hemocompatíveis através de derivados de
taninos. Particularidades na estrutura química do tanfloc foram sinalizadas como cruciais
no controle de adsorção de proteínas do sangue, como fibrinogênio, criando um efeito
antiplaquetário na superfície dos materiais. A associação entre os componentes do
biomaterial com células e moléculas bioativas chaves em processos biológicos
importantes na reconstrução de grandes perdas teciduais destaca o potencial dos
materiais. Essas são características fundamentais para revestimentos biocompatíveis em
aplicações na engenharia tecidual e dispositivos médicos
