"Desenvolvimento e caracterização de suportes tridimensionais (scaffolds) de nanofibras à base de biomateriais comestíveis para cultivo celular e aplicação em carne cultivada"
Eletrofiação; Agricultura celular; Proteínas alimentícias; Biopolímeros; Cultura de células musculares.
A agricultura celular constitui uma abordagem em desenvolvimento para a produção de proteínas de origem animal destinadas ao consumo humano, incluindo a carne cultivada, obtida com o uso de técnicas de cultivo celular e engenharia de tecidos. Nesse contexto, scaffolds tridimensionais desempenham papel fundamental ao fornecer suporte para a adesão, o crescimento e a organização das células, mimetizando características da matriz extracelular (MEC). Entre as técnicas empregadas para sua produção, a eletrofiação apresenta potencial para gerar estruturas fibrosas a partir de biomateriais comestíveis, com elevada área superficial e arquitetura semelhante à MEC. Este trabalho teve como objetivo desenvolver e caracterizar scaffolds de nanofibras obtidas por eletrofiação de biomateriais comestíveis, visando sua aplicação como suportes tridimensionais para o cultivo celular e a produção de carne cultivada. Foram selecionadas proteínas de origem vegetal e animal com potencial para essa aplicação, especificamente zeína, proteínas de soja, ervilha e arroz e gelatina. Diferentes concentrações e sistemas solventes compatíveis com aplicações alimentícias foram avaliados para a produção dos materiais por eletrofiação. A caracterização morfológica e estrutural foi realizada por microscopia de luz, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia de força atômica (MFA), e a interação célula-scaffold foi avaliada utilizando mioblastos C2C12 e células satélites musculares primárias de frango. Em sistema solvente à base de etanol, o aumento da concentração de zeína promoveu uma transição de estruturas predominantemente globulares para estruturas progressivamente mais fibrosas. A utilização de ácido acético glacial como solvente melhorou expressivamente a estabilidade do processo, e a formulação contendo 30% de zeína foi estabelecida como matriz para incorporação das demais proteínas. A adição de proteínas de soja, ervilha, arroz ou gelatina nas concentrações de 1, 2 e 5% não comprometeu a capacidade de eletrofiação, permitindo a obtenção de scaffolds homogêneos e estáveis ao manuseio. O rendimento médio das formulações variou entre 75% e 96%. As análises por MEV revelaram redes tridimensionais porosas de nanofibras contínuas e distribuídas aleatoriamente, com diâmetros médios entre 160 e 170 nm, sem diferenças significativas entre as formulações (p > 0,05). Após a incubação em DMEM, a estrutura nanofibrosa dos scaffolds foi preservada, porém houve achatamento das fibras, compactação da estrutura e redução aparente dos poros. As análises por MFA corroboraram a formação de estruturas nanofibrosas e as imagens de fase indicaram uniformidade das misturas, enquanto os valores de nanorrugosidade apresentaram diferenças significativas entre alguns grupos (p < 0,05), sem tendência sistemática associada ao tipo ou à concentração das proteínas incorporadas. Nos ensaios biológicos, as células C2C12 apresentaram adesão e distribuição homogênea sobre os scaffolds, com predominância de células viáveis. De modo semelhante, as células musculares primárias de frango apresentaram adesão e extensa cobertura da superfície das matrizes eletrofiadas. Em conjunto, os resultados demonstraram a viabilidade da produção de scaffolds de nanofibras à base de zeína e diferentes proteínas alimentícias, bem como sua estabilidade estrutural e capacidade de suportar a adesão e o crescimento de células musculares. Esses resultados estabelecem uma base experimental para a continuidade do trabalho, que inclui etapas adicionais de caracterização dos scaffolds e sua aplicação no desenvolvimento de um protótipo de carne cultivada.