The decellularized human chorion membrane as a new biomaterial: characterization and applications

Abstract

Decellularized inner body membranes have been studied for several different tissue engineering applications. However, its availability is limited, except in the case of placental membranes. Placental membranes are composed by the amnion membrane and the chorion membrane. While the human amnion membrane has been widely studied for tissue engineering and regenerative medicine applications, the human chorion membrane was poorly studied, only being subject of research interest in recent years. Envisioning the potential of decellularized human chorion membrane (dHCM) to be used in tissue engineering applications, a decellularization protocol was developed for the human chorion membrane. The dHCM was characterized regarding its composition and mechanical properties. Additionally, the dHCM was used as a substrate to support cell cultures for the creation of a blood brain barrier (BBB) in vitro model, as a surgical patch for the creation of a vascular graft and also for the treatment of congenital diaphragmatic hernias. dHCM showed cytocompatibility with human and mice endothelial cells (EA.hy296, HUVECs, and b.End3), human fibroblasts (MRC5), and mice astrocytes (C8-D1A). The angiogenic properties of the dHCM were also investigated. Moreover, dHCM demonstrated hemocompatibility and antibacterial activity against S. aureus. After in vivo implantation, dHCM integrated well in the host tissue after 28 days when implanted subcutaneously in mice. Nevertheless, when sutured into a pig diaphragm, dHCM was fully integrated by the host tissue after 3 weeks. Altogether, the works developed in this thesis, allowed for a detailed characterization of dHCM for the first time. It was demonstrated that dHCM has unique characteristics that make it a valuable new biomaterial to be use as substrate to support cell cultures and as a surgical patch.

As membranas de órgãos internos descelularizadas têm sido estudadas para diferentes aplicações em engenharia de tecidos. No entanto, a disponibilidade destas membranas é limitada, com exceção das membranas da placenta. A placenta é composta por duas membranas, a membrana amniótica e a membrana do córion. Enquanto a membrana amniótica humana descelularizada foi extensivamente estudada para aplicações em engenharia de tecidos e medicina regenerativa, a membrana do córion só recentemente despertou interesse na comunidade científica para estas aplicações. Para estudar o potencial da membrana do córion humano descelularizada (dHCM) em engenharia de tecidos, foi optimizado um protocolo de descelularização eficiente para esta membrana. A dHCM foi caracterizada em relação à sua composição e propriedades mecânicas. Posteriormente, a dHCM foi utilizada como substrato de suporte ao crescimento de células para a criação de um modelo in vitro da barreira hemato-encefálica, como um enxerto cirúrgico para a criação de enxertos vasculares e também para o tratamento de hérnias diafragmáticas. A dHCM mostrou ser citocompatível com células endoteliais de humano e ratinho (EA.hy296; HUVECs, e b.End3), fibroblastos humanos (MRC5) e astrócitos de ratinho (C8-D1A). As propriedades angiogénicas da dHCM foram investigadas e foi demonstrado que a dHCM é compatível com o sangue humano e tem atividade antimicrobiana contra S. aureus. Após implantação in vivo, a dHCM começou a ser integrada pelo tecido hospedeiro após 28 dias de implantação subcutânea em ratinhos. No entanto, quando suturada ao diafragma de porcos, a dHCM mostrou capacidade de integração no tecido hospedeiro após 3 semanas. Os trabalhos desenvolvidos nesta tese permitiram obter uma caracterização detalhada da dHCM, previamente inexistente na literatura. Adicionalmente, foi demonstrado que a dHCM tem características únicas, tornando-a um novo biomaterial promissor como substrato de suporte ao desenvolvimento de culturas de células e como enxerto cirúrgico.