Um passo para regenerar ossos danificados

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Um passo para regenerar ossos danificados
Um andaime personalizável ajuda a reparar ossos e reconstruir o tecido usando as próprias células do
paciente.
Crédito da imagem: NeONBRAND on Unsplash
Defeitos ósseos devido a acidentes ou ressecção de tumores não são incomuns e os cientistas estão
chegando com maneiras mais novas e mais eficazes de tratar esses pacientes. Do ponto de vista da
engenharia de tecidos, o crescimento dos ossos usando as próprias células do paciente é uma maneira
perspicaz de resolver esse problema, em vez de usar enxertos ósseos, que envolvem a colheita de
ossos do paciente ou de um doador. Portanto, outra cirurgia é necessária, o que pode resultar em lesão
no local da operação e outros riscos associados.
A engenharia de tecidos ósseos surgiu há quase três décadas e tem visto um tremendo crescimento na
inovação e nos avanços tecnológicos feitos ao longo dos anos, paradigmas clássicos dos quais incluem
um andaime personalizável e biocompatível, sinalização eficaz para o crescimento de células através de
fatores de crescimento e regeneração adequada dos vasos sanguíneos para o fornecimento de
nutrientes.
Com isso em mente, uma equipe de cientistas tornou possível fabricar um andaime impresso em 3D que
pode induzir a regeneração celular em tecido afligido e pode ser personalizado de acordo com as
necessidades do paciente.
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No estudo, que foi recentemente publicado na Advanced Healthcare Materials, a equipe construiu um
andaime usando sinterização seletiva a laser (SLS), o que lhes permitiu imprimir uma estrutura fundindo
materiais em pó que imitam a arquitetura natural dos ossos. “Ao usar o modelo de design assistido por
computador (CAD) ou dados de tomografia computadorizada (TC), essa técnica pode preparar implantes
ósseos personalizados para pacientes com formas e distribuições de poros precisamente conforme
projetado”, disseram os autores em seu estudo. Para o material em pó, eles usaram um composto de
policaprolactona (PCL) e hidroxiapatita - um mineral encontrado no osso - e, assim, prepararam um
andaime poroso e biocompatível com diâmetro de poro de 30 m.
A inovação do estudo reside no fato de que eles foram capazes de modificar a superfície do andaime
com um fator de crescimento chamado fator de crescimento endotelial vascular (VEGF). O VEGF
desempenha um papel duplo na indução da regeneração das células ósseas e dos vasos sanguíneos,
estimulando a proliferação e migração de células endoteliais – células que revestem a superfície interior
dos vasos sanguíneos – resultando na formação de vasos sanguíneos no local da lesão.
Após a imersão dos andaimes em fluido corporal simulado por 24 horas, a superfície foi biomineralizada
com VEGF e hidroxiapatita através da coprecipitação, o que se mostrou mais eficaz do que imobilizado
por revestimento justo.
“O VEGF no [pasfáime contendo] PCL/hidroxiapatita/VEGF [materiais] foi restrito dentro das redes de
cristal de apatita por adsorção eletrostática, e sua liberação foi dominada pelos processos lentos, ou
seja, difusão e degradação do andaime. No entanto, o VEGF revestido foi imobilizado na superfície das
microesferas de PCL/hidroxiapatita por absorção física, onde a força de ligação era fraca e o fator de
crescimento imobilizado pode se separar rapidamente da superfície das microesferas”, disse Liu. A
liberação sustentada de VEGF por um longo período de tempo é extremamente importante para a
regeneração tecidual, pois é suscetível à degradação enzimática, minimizando suas capacidades
regenerativas.
A equipe realizou um teste de citocompatibilidade usando células-tronco mesenquimais de ratos e
descobriu que seu andaime modificado tinha quase 15% mais diferenciação de células ósseas do que o
andaime sem VEGF, provando que facilitou significativamente a diferenciação de células-tronco. “Os
poros microscópicos entre as esferas serviram de canal para a comunicação celular e migração”,
escreveram os autores como uma explicação.
Para avaliar a capacidade de regeneração dos vasos sanguíneos do andaime, a equipe implantou-os e
mediu o crescimento após catorze dias. O andaime se regenerou quase 32 vasos sanguíneos/ mm2 em
comparação com 20 vasos sanguíneos/ mm 2 no grupo controle e tinha mais do que células endoteliais
2duplas por mm 2. “Esses resultados demonstraram que a bioatividade do VEGF no grupo
PCL/hidroxiapatite/VEGF foi mantida usando nossa tecnologia de coprecipitação e que o VEGF pode ser
entregue in vivo de maneira eficaz”, escreveram os autores.
A equipe avaliou a regeneração óssea vascularizada e descobriu que, após quatro semanas, a
densidade mineral óssea do andaime foi significativamente maior do que o andaime que não foi
funcionalizado com o fator de crescimento. O novo volume ósseo (%) e o número trabecular por mm,
que é a estrutura porosa semelhante a haste do osso, foi quase o dobro no andaime modificado com
VEGF.
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“A angiogênese mediada pelo VEGF não apenas fornece melhor suprimento de sangue e nutrição, mas
também é um canal para células hospedeiras adicionais, desempenhando um papel positivo na
regeneração óssea. Além disso, o VEGF liberado pode estimular ainda mais a formação óssea
vascularizada in vivo, promovendo diretamente o recrutamento, a sobrevivência e a atividade das células
formadoras ósseas através de uma série de cascata de sinalização”, concluíram os autores. “Nosso
estudo atual fornece um candidato promissor a andaime para regeneração óssea vascularizada com
excitante potencial de tradução de banco a cama”.
A equipe espera que este estudo seja estendido além dos ossos apenas para a regeneração de outros
tecidos e órgãos e contribuirá para o crescimento contínuo do campo da engenharia de tecidos.
Referência: Haoming Liu, et al. ‘Oferta de fatores proangiogênicos de cifões de poliprolactona em 3D
para regeneração óssea vascularizada’, Materiais avançados de saúde (2020). DOI:
10.1002/adhm.202000727
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adhm.202000727
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adhm.202000727