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Biomaterial para estimular regeneração óssea

Escrito por: Fernanda Ortiz

Um grupo de pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) criou um novo biomaterial para estimular a regeneração óssea. Produzido com colágeno e carragenina (polissacarídeo extraído de algas), o biomaterial é capaz de estimular localmente respostas mineralizantes de células ósseas in vitro, com eficiência para substituir ossos naturais em implantes. Dessa forma, poderá ser usado para tratar traumas ou patologias. Publicado na revista Biomacromolecules, o estudo foi desenvolvido por pesquisadores do Laboratório de Físico-Química de Superfícies e Coloides da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto da USP, em colaboração com o Laboratório de Nanobiotecnologia Aplicada da Instituição.

De acordo com os autores, os materiais autógenos (retirados do corpo do paciente) são descritos como padrão-ouro para implantes ósseos em pequenas áreas. Entretanto, por demandar cirurgia adicional, aumentam o risco de infecções, impactando a saúde do paciente. O desenvolvimento de materiais artificiais que repliquem com similaridade, segurança e eficiência a complexidade dos ossos é um desafio para a ciência. Afinal, os ossos são formados por células incorporadas em uma matriz extracelular organizada molecularmente na fase inorgânica/apatita biológica e orgânica com macromoléculas de colágeno e não colágeno. No entanto, parece que esse desafio por ter sido alcançado com o biomaterial para estimular a regeneração óssea desenvolvido na USP.

Para confeccionar as estruturas mineralizadas simulando o microambiente, os pesquisadores utilizaram colágeno tipo 1 (proteína abundante na matriz óssea) e o polissacarídeo sulfatado κ-carragenina. A substância extraída de algas e semelhante ao sulfato de condroitina (que constitui a cartilagem e outros tecidos conjuntivos) presente nos ossos naturais, foi adicionada nas estruturas para cumprir o papel das macromoléculas não colágenas na organização e mineralização da matriz óssea e na adesão celular. Com essa ideia, o novo biomaterial se mostrou uma boa alternativa para a regeneração óssea.

Para testar sua viabilidade, os cientistas cultivaram em laboratório osteoblastos (células responsáveis pela formação da matriz óssea mineralizada) MC3T3-E1, com colágeno e com colágeno/carragenina. Os resultados mostraram que a presença de κ-carragenina nas estruturas de colágeno estimulou a maturação das células para um fenótipo mineralizante. Além disso, estimulou a capacidade de mineralizar a matriz extracelular após 14 e 21 dias de cultivo. “Dessas forma, validamos in vitro a hipótese de que a presença de um componente semelhante quimicamente e estruturalmente a um dos compostos encontrados nos ossos em conjunto com o colágeno é fundamental no processo”, destacam os pesquisadores.

Futuro

O próximo passo é a realização de testes in vivo para avaliar a possibilidade e a segurança de preencher qualquer tipo de defeito ósseo com esse biomaterial. De acordo com o doutorando Lucas Fabrício Bahia Nogueira, autor do estudo, o biomaterial garante sua compatibilidade com o conceito de química verde por ser um material em abundância. Ademais, é de baixo custo (se comparado ao sulfato de condroitina) e de uma fonte renovável. “Além do desenvolvimento do biomaterial que poderá ser usado em implantes ósseos, ao criar uma matriz biomimética do zero e misturá-la ao tecido natural abrimos espaço para a realização de estudos em novas frentes”, conclui. O trabalho foi coordenado pela pesquisadora Ana Paula Ramos, docente do Departamento de Química da FFCLRP-USP.

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