Nanostructured materials based on mesoporous silica and mesoporous silica/apatite as osteogenic growth peptide carriers

The aim of this work was the preparation of inorganic mesoporous materials from silica, calcium phosphate and a nonionic surfactant and to evaluate the incorporation and release of different concentrations of osteogenic growth peptide (OGP) for application in bone regeneration. The adsorption and release of the labeled peptide with 5,6-carboxyfluorescein (OGP-CF) from the mesoporous matrix was monitored by fluorescence spectroscopy. The specific surface area was 880 and 484 m2 g- 1 for pure silica (SiO) and silica/apatite (SiCaP), respectively; the area influenced the percentage of incorporation of the peptide. The release of OGP-CF from the materials in simulated body fluid (SBF) was dependent on the composition of the particles, the amount of incorporated peptide and the degradation of the material. The release of 50% of the peptide content occurred at around 4 and 30 h for SiCaP and SiO, respectively. In conclusion, the materials based on SiO and SiCaP showed in vitro bioactivity and degradation; thus, these materials should be considered as alternative biomaterials for bone regeneration. © 2013 Elsevier B.V.

Nanocomposites based on bacterial cellulose in combination with osteogenic growth peptide for bone repair: cytotoxic, genotoxic and mutagenic evaluations

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Bacterial cellulose-hydroxyapatite composites with osteogenic growth peptide (OGP) or pentapeptide OGP on bone regeneration in critical-size calvarial defect model

This study aimed to evaluate the potential of bacterial cellulose-hydroxyapatite (BC-HA) composites associated with osteogenic growth peptide (OGP) or pentapeptide OGP(10–14) in bone regeneration in critical-size calvarial defects in mice. In this study, the BC-HA, BC-HA-OGP, and BC-HA-OGP(10–14) membranes were analyzed at 3, 7, 15, 30, 60, and 90 days. In each period, the specimens were evaluated by micro-computed tomography (µCT), descriptive histology, gene expression of bone biomarkers by qPCR and VEGFR-2 (vascular endothelial growth factor) quantification by ELISA. Three days post-operative, Runx2, Tnfrsf11b and Bglap bone biomarkers were upregulated mainly by BC-HA OGP and BC-HA OGP(10–14) membranes, suggesting an acceleration of the osteoblast differentiation/activity with the use of these biomaterials. At 60 and 90 days, a high percentage of bone formation was observed by µCT for BC-HA and BC-HA OGP(10–14) membranes. High expression of some bone biomarkers, such as Alpl, Spp1, and Tnfrsf11b, was also observed for the same membranes on days 60 and 90. In conclusion, the BC-HA membrane promoted a better bone formation in critical-size mice calvarial defects. Nevertheless, incorporation of the peptides at the concentration of 10−9 mol L−1 did not improve bone regeneration potential in the long-term.

Characterization and in vitro evaluation of bacterial cellulose membranes functionalized with osteogenic growth peptide for bone tissue engineering

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Síntese de nanopartículas de sílica mesoporosa e aplicações como biomaterial

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Materiais compósitos orgânicos-inorgânicos a base de celulose bacteriana com peptídeos regulatórios de fatores de crescimento, OGP e OGP [10-14], para regeneração óssea

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Scaffolds de polihidroxibutirato construídos por prototipagem rápida funcionalizados com hidroxiapatita e peptídeo osteogênico

Com a evolução da engenharia tecidual novos materiais estão sendo estudados visando o tratamento de defeitos ósseos. O objetivo deste projeto foi preparar e caracterizar scaffolds a base de polihidroxibutirato (PHB), apatita e peptídeo osteogênico, osteogenic growth peptide (OGP), para aplicação em reparação óssea. Além disso, avaliar a liberação prolongada do peptídeo incorporado aos scaffolds na forma livre ou incorporado a lipossomas. Os scaffolds de PHB foram confeccionados por prototipagem rápida (PR) empregando a tecnologia Selective Laser Sintering (SLS). Posteriormente, a apatita foi incorporada in situ por meio de ciclos alternados de imersão em soluções de CaCl2 e Na2HPO4, respectivamente. Neste estudo foram selecionadas 2 marcações para o OGP, uma com 5,6-carboxifluoresceína (CF) e outra com triptofano (W), para análise de liberação prolongada. Os peptídeos foram incorporados ao sistema de liberação no momento de seu preparo. A caracterização por espalhamento de luz dos sistemas de liberação desenvolvidos mostrou que os peptídeos marcados com CF foram os melhores desenvolvidos. Portanto estes peptídeos foram adsorvidos nos scaffolds de PHB-CaP. Estudos in vitro foram realizados para avaliar o perfil de liberação do peptídeo OGP-CF do sistema de liberação controlada. A incorporação da apatita às matrizes de PHB foi confirmada por análises de microscopia eletrônica de varredura/ espectroscopia de energia dispersiva (MEV/EDS), espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), absorção atômica, a difratometria de raios-X (DRX). Estas análises sugeriram que a principal fase precipitada foi -TCP. O sistema de liberação lipossoma/OGP-CF foi caracterizado pelas análises de dicroísmo circular e espalhamento de luz, que confirmaram a presença do peptídeo nas amostras. Após a análise da liberação, observou-se que o sistema PHB-CaP/OGP-CF obteve ...

Avaliação de compósitos á base de celulose bacteriana-hidroxiapatita com peptídeo osteogênico para reparação óssea

Pós-graduação em Odontologia - FOAR

Síntese, incorporação e liberação prolongada do tetradecapeptídeo OGP em celulose bacteriana

Este trabalho apresenta o estudo de dois sistemas de liberação prolongada, microemulsão e lipossomas, contendo peptídeo regulatório de fatores de crescimento, “osteogenic growth peptide” OGP, para aplicação em regeneração óssea. A base de adsorção para estes sistemas de liberação foi a celulose bacteriana (CB) produzida pela bactéria Gluconacetobacter xylinus. Foi escolhida devido às suas propriedades físicas e químicas, tais como como alta resistência à corrosão química, bio absorção, biocompatibilidade, porosidade e ainda boa resistência mecânica, o que a torna um biopolímero com grande potencial a ser explorado pela ciência biomédica. Estudos in vitro foram realizados para avaliar o perfil de liberação do peptídeo dos diferentes sistemas de liberação prolongada. O peptídeo OGP foi sintetizado pelo método da fase sólida (estratégia SPFS Fmoc); foi purificado e caracterizado por HPLC, espectrometria de massas e análise de aminoácidos e, em seguida, marcados com 5,6 carboxifluoresceína (CF) para análise por espectroscopia de fluorescência. O peptídeo marcado foi incorporado aos sistemas de liberação no momento do respectivo preparo, foram adsorvidos na CB por um período de 72h, seguido de sua liberação prolongada em sistema fechado de fluxo constante contendo tampão PBS pH 7,4, por um período de 24h. Após a análise da liberação, observou se que o sistema que obteve melhor resultado foi a microemulsão, sendo sua liberação prolongada nas primeiras 6,5 h, liberando 21,5% do valor teórico de peptídeo incorporado, seguido de uma liberação constante a partir desse período. Dessa forma, tem se que a microemulsão pode ser um sistema promissor para liberação prolongada do OGP em processos de regeneração óssea

Cimentos bioativos injetáveis funcionalizados com peptídeo osteogênico para reparação óssea

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análises físico-químicas e biológicas de diferentes scaffolds à base de polihidroxibutirato e polihidroxibutirato-co-valerato

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Effects of low-level laser therapy (685 nm) at different doses in osteogenic cell cultures

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Design and synthesis of peptides from bacterial ParE toxin as inhibitors of topoisomerases

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Effect of sugar catabolite repression in correlation with the structural complexity of the nitrogen source on yeast growth and fermentation

Biomass and ethanol production by industrial Saccharomyces cerevisiae strains were strongly affected by the structural complexity of the nitrogen source during fermentation in media containing galactose, and supplemented with a nitrogen source varying from a single ammonium salt (ammonium sulfate) to free amino acids (casamino acids) and peptides (peptone). Diauxie was observed at low galactose concentrations independent of nitrogen supplementation. At high sugar concentrations altered patterns of galactose utilisation were observed. Biomass accumulation and ethanol production depended on the nature of the nitrogen source and were different for baking and brewing ale and lager strains. Baking yeast showed improved galactose fermentation performance in the medium supplemented with casamino acids. High biomass production was observed with peptone and casamino acids for the ale brewing strain, however high ethanol production was observed only in the presence of casamino acids. Conversely, peptone was the nitrogen supplement that induced higher biomass and ethanol production for the lager brewing strain. Ammonium salts always induced poor yeast performance. The results with galactose differed from those obtained with glucose and maltose which indicated that supplementation with a nitrogen source in the peptide form (peptone) was more positive for yeast metabolism, suggesting that sugar catabolite repression has a central role in yeast performance in a medium containing nitrogen sources with differing levels of structural complexity.

Structural complexity of the nitrogen source and influence on yeast growth and fermentation

The structural complexity of the nitrogen source strongly affects both biomass and ethanol production by industrial strains of Saccharomyces cerevisiae, during fermentation in media containing glucose or maltose, and supplemented with a nitrogen source varying from a single ammonium salt (ammonium sulfate) to free amino acids (casamino acids) and peptides (peptone). Diauxie was observed at low glucose and maltose concentrations independent of nitrogen supplementation. At high sugar concentrations diauxie was not easily observed. and growth and ethanol production depended on the nature of the nitrogen source. This was different for baking and brewing ale and lager yeast strains. Sugar concentration had a strong effect on the shift from oxido-fermentative to oxidative metabolism. At low sugar concentrations, biomass production was similar under both peptone and casamino acid supplementation. Under casamino acid supplementation, the time for metabolic shift increased with the glucose concentration, together with a decrease in the biomass production. This drastic effect on glucose fermentation resulted in the extinction of the second growth phase, probably due to the loss of cell viability. Ammonium salts always induced poor yeast performance. In general, supplementation with a nitrogen source in the peptide form (peptone) was more positive for yeast metabolism, inducing higher biomass and ethanol production, and preserving yeast viability, in both glucose and maltose media, for baking and brewing ale and lager yeast strains. Determination of amino acid utilization showed that most free and peptide amino acids present, in peptone and casamino acids, were utilized by the yeast, suggesting that the results described in this work were not due to a nutritional status induced by nitrogen limitation.