Hidrogel híbrido abre caminho para a engenharia viável de tecidos

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Hidrogel híbrido abre caminho para a engenharia viável de
tecidos
Os cientistas aplicam uma nova estratégia versátil para desenvolver materiais híbridos de sólido-hidrogel
para regenerar o tecido.
Ao longo das últimas duas décadas, os hidrogéis tornaram-se um material popular em áreas da medicina
regenerativa, como a engenharia de tecidos, devido à sua biocompatibilidade, flexibilidade e capacidade
de atuar como suporte para novos acessórios e crescimento de células. Como tal, eles têm o potencial
de contornar a necessidade de doadores de órgãos, permitindo que os médicos recriem tecidos e órgãos
danificados usando as próprias células do paciente.
Eles são geralmente compostos de redes de polímeros que absorvem água para criar uma estrutura
porosa que permite a difusão de oxigênio e nutrientes, e se degradam com segurança quando sua
função estiver completa, deixando para trás tecido saudável e regenerado. No entanto, os hidrogéis
flexíveis não podem ser aplicados a tratamentos que exigem resistência estrutural e estabilidade, como
o reparo ósseo.
“Apesar de ser semelhante ao tecido natural do corpo, os hidrogéis são notoriamente difíceis de
trabalhar, pois são inerentemente fracos e estruturalmente instáveis. Eles não se ligam facilmente a
sólidos, o que significa que muitas vezes não podem ser usados em aplicações mecanicamente
exigentes”, disse o Dr. Behnam Akhavan da Universidade de Sydney.
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Behnam liderou recentemente um estudo com a professora Marcela Bilek – recentemente publicada na
Advanced Functional Materials – na qual a equipe desenvolveu uma nova tecnologia de plasma
universal para anexar hidrogéis a materiais de polímeros rígidos, como seda com polímeros de Teflon e
poliestireno, usando radicais de superfície.
A técnica, chamada de implante iônico de imersão em plasma, é um meio livre de reagentes de criação
de ligações covalentes e tem aplicações em muitos campos, incluindo aeronáutica, microeletrônica e
medicina. Aqui, pulsos de alta tensão são usados para acelerar os íons de um plasma através do
hidrogel em direção à superfície do polímero, onde penetram e deixam uma camada de radicais reativos
em seu rastro. Isso resulta em fixação covalente das duas camadas, pois as moléculas no hidrogel que
estão em contato com a superfície do polímero reagem com os radicais incorporados à superfície recém-
gerados.
O processo de plasma é realizado em uma única etapa, gera zero resíduos e não requer produtos
químicos adicionais que possam ser prejudiciais ao meio ambiente.
“O processo de plasma único do nosso grupo ... nos permite ativar todas as superfícies de estruturas
complexas e porosas, como andaimes, para anexar covalcules e hidrogéis de forma covalesca”, disse
Bilek. “Esses avanços permitem a criação de andaimes poliméricos mecanicamente robustos em forma
de complexo infundidos com hidrogel, trazendo-nos um passo mais perto de imitar as características dos
tecidos naturais dentro do corpo.”
Para demonstrar as capacidades biológicas dos hidrogéis híbridos, a equipe os funcionalizou com
fibronectina, uma proteína envolvida em vários processos celulares, como adesão celular, crescimento e
migração. Em outros casos relatados, os reticuladores químicos eram necessários para amarrar a
fibronectina a hidrogéis. As células dos hidrogéis modificados com o tratamento de superfície PIII
demonstraram adesão e disseminação celular.
“A capacidade de reter a biofuncionalidade nativa das proteínas ECM, enquanto elas são afixadas na
estrutura, permite o fornecimento de pistas de células para aplicações biológicas personalizadas”,
escreveram os autores. “Nossos resultados mostram que os polímeros com função radical fornecem
excelentes plataformas sólidas para a criação de estruturas híbridas sólidas e robustas que são de
interesse para aplicações em engenharia biomédica e além”.
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Título Referência: Rashi Walia, et al. Materiais híbridos Hydrogel-Solid para aplicações biomédicas
habilitados por materiais funcionais avançados de superfície "Cânios avançados" DOI:
10.1002/adfm.202004599
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202004599
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202004599