INTEGRAÇÃO DE MÉTODOS COMPUTACIONAIS E BIOLÓGICOS PARA AVALIAÇÃO DE HIDROGEL DE GOMA DE MANDIOCA INCORPORADO COM CRISINA NA REGENERAÇÃO ÓSSEA

Abstract

RESUMO:A busca por biomateriais que otimizem a reparação óssea é uma demanda crescente na medicina moderna, exigindo materiais que mimetizem a matriz extracelular, promovam neoformação óssea e modulem a resposta inflamatória. Hidrogéis baseados em polissacarídeos naturais, como o de goma de mandioca (HGM), emergem como plataformas promissoras devido às propriedades de biocompatibilidade, biodegradabilidade, modulabilidade estrutural in vitro e disponibilidade na flora regional. A crisina, um flavonoide natural encontrado em plantas, mel e própolis, possui propriedades anti-inflamatórias, antioxidantes e osteoprotetoras in vitro possivelmente relevantes para o reparo ósseo. Contudo, estudos com a interação entre HGM e crisina na reparação óssea ainda são escassos. Diante disso, este estudo teve como objetivo investigar a interação entre a molécula de crisina e o HGM, bem como a integração de suas propriedades físico-químicas para as características fisiopatológicas de interesse à reparação óssea, num modelo in silico, como etapa preditora para um futuro estudo in vitro. Para tal, utilizou-se uma abordagem multifacetada, combinando validações experimentais preliminares in vitro e predições computacionais in silico. Os ensaios in vitro confirmaram a biocompatibilidade do HGM puro, demonstrando ser não-hemolítico (<5% de hemólise), não citotóxico para células sinalizadoras medicinais (MSCs), e induzir uma resposta inflamatória inicial moderada em macrófagos, compatível com as descrições prévias de reparação óssea. Complementarmente, as investigações in silico predisseram o potencial bioativo da crisina e a viabilidade da funcionalização HGM-Cr, identificando alvos chave em vias osteoimunológicas (PPARG, GSK-3Β, ESR1, PTGS2, PARP1), interações favoráveis com proteínas relevantes por docking molecular, um perfil ADMET predito compatível com aplicação local, e a viabilidade termodinâmica da formação do complexo HGM-crisina por DFT. Embora a validação experimental direta in vitro da formulação incorporada (HGM-Cr) seja uma limitação do estudo, a combinação da biocompatibilidade experimental comprovada da matriz HGM com as fortes predições in silico sobre a crisina e sua interação justificam racionalmente a proposta da formulação HGM-Cr como um biomaterial funcional biointerativo para estudos in vitro de osteocondução e osteointegração. Além disso, etapas in silico podem contribuir para a prospecção de baixo custo de biomateriais bioativos, com perspectiva de uso na medicina regenerativa. ABSTRACT:The search for biomaterials that optimize bone repair is a growing demand in modern medicine, requiring materials that mimic the extracellular matrix, promote bone neoformation and modulate the inflammatory response. Hydrogels based on natural polysaccharides, such as cassava gum hydrogel (CGH), emerge as promising platforms due to their biocompatibility, biodegradability, in vitro structural modulation and availability in regional flora. Chrysin, a natural flavonoid found in plants, honey and propolis, has anti-inflammatory, antioxidant and osteoprotective properties in vitro that are possibly relevant for bone repair. However, studies on the interaction between CGH and chrysin in bone repair are still scarce. Therefore, this study aimed to investigate the interaction between the chrysin molecule and CGH, as well as the integration of its physicochemical properties for the pathophysiological characteristics of interest to bone repair, in an in silico model, as a predictive step for a future in vitro study. To this end, a multifaceted approach was used, combining preliminary in vitro experimental validations and in silico computational predictions. In vitro assays confirmed the biocompatibility of pure CGH, demonstrating that it is non-hemolytic (<5% hemolysis), non- cytotoxic to medicinal signaling cells (MSCs), and induces a moderate initial inflammatory response in macrophages, consistent with previous descriptions of bone repair. Complementarily, in silico investigations predicted the bioactive potential of chrysin and the feasibility of CGH-Cr incorporation, identifying key targets in osteoimmunological pathways (PPARG, GSK-3Β, ESR1, PTGS2, PARP1), favorable interactions with relevant proteins by molecular docking, a predicted ADMET profile compatible with local application, and the thermodynamic feasibility of CGH-Cr complex formation by DFT. Although direct in vitro experimental validation of the functionalized formulation (CGH-Cr) is a limitation of the study, the combination of the proven experimental biocompatibility of the CGH matrix with the strong in silico predictions about chrysin and its interaction rationally justify the proposal of the CGH- Cr formulation as a biointeractive functional biomaterial for in vitro studies of osteoconduction and osteointegration. Furthermore, in silico steps may contribute to the prospection of low-cost bioactive biomaterials, with the prospect of use in regenerative medicine.