13/02/2020 - 7:09
Uma nova maneira de fabricar materiais de substituição óssea que permite que as células cresçam ao redor e dentro delas foi desenvolvida por pesquisadores da Universidade de Birmingham (Reino Unido). O estudo a esse respeito foi publicado na revista “RSC Biomaterials Science“.
A equipe adotou uma nova abordagem chamada quimiobriônica, na qual os componentes químicos são conduzidos de maneira controlável a reagir em conjunto de maneiras específicas, permitindo a automontagem de intrincadas estruturas bioinspiradas.
Os cientistas observaram pela primeira vez esses ‘jardins químicos’ realistas várias centenas de anos atrás, mas o interesse renovado no campo da quimiobriônica levou pesquisadores a usarem essas técnicas para projetar novos materiais em micro e nanoescala.
Os pesquisadores de Birmingham se propuseram a explorar se a quimiobriônica também poderia ser aproveitada para aplicações biotecnológicas.
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Características distintas
O autor principal do estudo, Erik Hughes, da Escola de Engenharia Química da Universidade de Birmingham, explicou: “Decidimos investigar se a quimiobriônica pode ser usada para formar arquiteturas que são química e estruturalmente semelhantes ao osso humano. Uma vez que um método de geração de tais estruturas seja estabelecido, o próximo passo natural a seguir é avaliar se os materiais quimiobriônicos podem fornecer estruturas ideais para a regeneração óssea”.
A equipe usou um gel carregado de cálcio em camadas sob uma solução de fosfato e conseguiu cultivar longos tubos ocos em microescala de material de hidroxiapatita, com composição semelhante ao osso natural. A hidroxiapatita é comumente usada como material substituto ósseo, mas geralmente é fabricada como pó ou bloco rígido, que precisa ser modelado com processamento adicional.
As estruturas individuais desenvolvidas pela equipe de Birmingham são aproximadamente tão grossas quanto uma mecha de cabelo humano. Esses tubos possuem características distintas, incluindo superfícies porosas que promovem interações com as células. O estudo demonstra a semelhança dos tubos com muitas das estruturas encontradas no tecido ósseo, como os osteônios – canais cilíndricos longos no osso que abrigam os vasos sanguíneos.
“Podemos encontrar muitos exemplos de princípios quimibriônicos em ação na natureza”, explicou Hughes. “Por exemplo, no fundo do oceano, vemos fluidos ricos em minerais quentes emitidos por fontes hidrotermais que reagem com a água do mar fria para formar estruturas semelhantes a chaminés. Estamos explorando esses mesmos mecanismos para criar essas novas estruturas para aplicações em medicina regenerativa.”
Interações favoráveis
A equipe testou a capacidade dos tubos de suportar a ligação celular, a viabilidade e o crescimento em laboratório usando células-tronco. Eles foram capazes de mostrar extensa disseminação das células se estendendo dentro dos tubos após apenas 48 horas, indicando interações favoráveis entre células e materiais.
“Usar a quimiobriônica é uma abordagem relativamente nova, mas estamos realmente empolgados com o seu potencial”, disse a coprimeira autora do estudo, Miruna Chipara, que também trabalha na Escola de Engenharia Química da Universidade de Birmingham. “Em particular, a maneira como essas estruturas promovem a integração celular significa que elas podem ser amplamente úteis para a regeneração óssea”.
Os próximos passos da pesquisa incluem a realização de testes adicionais para demonstrar as propriedades dos materiais tubulares e como eles podem ser modificados para melhorar a regeneração dos tecidos. Os pesquisadores esperam que seu trabalho leve ao desenvolvimento de uma nova classe de materiais de substituição óssea quimiobriônicos.
