Notícia
Uma equipe de pesquisa da Universidade Northwestern, nos
Estados Unidos, desenvolveu um material para impressão 3D que produz um
implante ósseo sintético que induz rapidamente a regeneração e o
crescimento ósseo. Este material “ósseo” hiperelástico, que pode ser
facilmente personalizado, poderá ser especialmente útil para o
tratamento de defeitos ósseos em crianças.
A cirurgia de implante ósseo nunca é um processo fácil, mas é
particularmente dolorosa e complicada para as crianças. Tanto para
adultos quanto para crianças, o enxerto ósseo é frequentemente retirado
de outras partes do corpo para substituir o osso danificado, o que pode
levar a outras complicações e provocar muita dor no paciente. Implantes metálicos são usados às vezes, mas esta não é uma solução permanente para crianças (em crescimento).
"Os adultos têm mais opções quando se trata de implantes", disse a Dra. Ramille Shah,
que liderou a pesquisa. "Os pacientes pediátricos não. Se você lhes
indicar um implante permanente, você tem que fazer mais cirurgias no
futuro à medida que crescem. Eles podem enfrentar anos de dificuldades".
A Dra. Ramille e sua equipe têm como objetivo mudar a natureza dos
implantes ósseos, e eles querem sobretudo ajudar os pacientes
pediátricos. A Dra. Ramille é professora assistente de ciência
dos materiais nas Escolas de Engenharia e de Medicina da Universidade
Northwestern.
O novo estudo, avaliando o material com células estaminais
humanas e em modelos animais, foi publicado na última semana de setembro
pela revista Science Translational Medicine. O Dr. Adam Jakus, que faz pós-doutorado no laboratório da Dra. Ramille Shah, é o primeiro autor da publicação.
O novo biomaterial para impressão 3D produzido pela equipe da
Dra. Ramille é uma mistura de hidroxiapatita (um mineral de cálcio
encontrada naturalmente no osso humano) e um polímero biocompatível e
biodegradável, que é utilizado em muitas aplicações médicas, incluindo
suturas. O material “ósseo” hiperelástico produzido mostrou ser
promissor em modelos animais in vivo; este sucesso se deve às
propriedades únicas da estrutura impressa. O novo biomaterial é
hiperelástico, robusto e poroso nos níveis nano, micro e macro.
"A porosidade é fundamental quando se trata de regeneração de
tecidos, porque você quer que células e vasos sanguíneos se infiltrem
na estrutura", disse a Dra. Ramille Shah. "A nossa estrutura 3D tem diferentes níveis de porosidade, o que é vantajoso para as suas propriedades físicas e biológicas".
A hidroxiapatita induz a regeneração óssea, mas também é um material
de difícil manipulação: como uma cerâmica, é um material duro e frágil. O
novo biomaterial proposto pelos pesquisadores da Universidade
Northwestern, no entanto, é composto por 90 por cento em peso de
hidroxiapatita e apenas 10 por cento em peso de polímero, e
mantém a sua elasticidade devido à maneira como a sua estrutura é
concebida e impressa. A alta concentração de hidroxiapatita cria um
ambiente que induz a regeneração óssea rápida.
"As células podem sentir a hidroxiapatita e responder à sua
bioatividade", disse a Dra. Ramille. "Quando você coloca as
células-tronco nas nossas estruturas, elas se transformam em células
ósseas e começam a regular a expressão de genes específicos do osso.
Isto é, na ausência de quaisquer outras substâncias osteo-indutoras. É
apenas a interação entre as células e o material em si ".
Isso não quer dizer que outras substâncias não possam ser combinadas para a impressão 3D. Uma
vez que o processo de impressão 3D é realizado à temperatura ambiente, a
equipe de pesquisa foi capaz de incorporar outros elementos, tais como
antibióticos, no material.
"Nós podemos incorporar antibióticos para reduzir a possibilidade de infecção após a cirurgia",
disse a Dra. Ramille. "Também é possível combinar o material com
diferentes tipos de fatores de crescimento, se necessário, para melhorar
ainda mais a regeneração. É realmente um material multifuncional".
Uma das maiores vantagens, no entanto, é que o produto final pode ser personalizado para o paciente.
Em cirurgias de transplante ósseo tradicionais, o osso - depois que ele
é retirado de outra parte do corpo - tem que ser moldado para encaixar
exatamente na área onde é necessário. Usando o novo material sintético, é
possível digitalizar o volume necessário e produzir a impressão 3D como
um produto personalizado para o paciente. Alternativamente, devido às
suas propriedades mecânicas, o biomaterial também pode ser facilmente
aparado ou cortado para o tamanho e forma necessários durante um
procedimento.
Fonte: Megan Fellman e Amanda Morris, Universidade Northwestern. Imagem: Adam E. Jakus.
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