Tratamento de defeitos ósseos causados pela osteoporose com hidrogéis

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Tratamento de defeitos ósseos causados pela osteoporose
com hidrogéis
No laboratório, um hidrogel multifuncional mostrou não apenas reparar defeitos, mas também fortalecer
os ossos enfraquecido pela osteoporose.
Aqueles que tiveram a experiência desagradável de quebrar um osso sabem muito bem o quão
cansativo e doloroso pode ser esperar que ele se cure completamente. Se ao menos houvesse uma
cura rápida, de ficção científica, que pudesse tratar até mesmo feridas e ferimentos graves, ajudando-os
a se curar mais rapidamente, se não imediatamente.
Nos últimos anos, muitos estudos exploraram o design e o uso de “geis de cuidado” para esse fim. Estes
são chamados hidrogéis e geralmente consistem em uma substância polimérica que contém muita água,
semelhante à geleia, e pode ser equipada com compostos solúveis em água, como drogas, para
diferentes fins medicinais.
Embora o campo esteja ganhando força, ainda estamos muito longe de um gel de cura óssea para todos
os fins. No entanto, uma equipe está progredindo. Em um estudo recente, publicado na revista
Advanced Functional Materials, os pesquisadores investigaram o uso de um hidrogel para reparar
defeitos ósseos causados pela osteoporose.
“Com o agravamento do envelhecimento global, o número de pacientes com osteoporose aumentou
acentuadamente”, explicou um dos principais autores do estudo, Fengxuan Han, professor da
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202201067
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Universidade Soochow, na China. “[O aumento dos pacientes] está aumentando a carga de saúde
pública.”
Um tratamento de osteoporose à base de hidrogel
Combater a osteoporose requer que os pesquisadores acomodam uma estratégia não apenas para
reparar, mas também fortalecer o osso. Embora as terapias existam, como resultado da natureza da
doença, isso não é uma tarefa fácil.
“Vários medicamentos para osteoporose, como estrogênio, bifosfonatos e denosumabe, [ajudam], mas
têm desvantagens, como um risco aumentado de câncer de mama, osteonecrose da mandíbula e
fraturas atípicas do fêmur”, disse Han. Além disso, muitas drogas estão sendo desenvolvidas para o
tratamento de defeitos ósseos osteoporóticos, mas os efeitos colaterais do uso a longo prazo dessas
drogas ainda são controversos e mais dados clínicos são necessários para confirmá-los.
“Ainda é difícil alcançar o efeito ideal apenas visando um ou dois fatores do complexo processo de [cura]
durante o reparo de defeitos ósseos osteoporóticos”, acrescentou.
Um alvo é o microambiente ósseo: uma rede dinâmica de células e fatores ambientais, como pH e
concentração de oxigênio, que ajudam a regular o comportamento celular e mantêm tecidos e órgãos
saudáveis. Mudanças no microambiente por causa da osteoporose intromete com os mecanismos
naturais do corpo para o reparo ósseo, o que leva a uma diminuição nas células necessárias para
reconstruir o novo osso, bem como um aumento nas células que o degradam naturalmente – isso, em
última análise, inclina o equilíbrio para a degradação geral.
Há também o problema adicional de que na osteoporose, uma diminuição na inflamação, que ocorre
naturalmente durante o reparo ósseo, é dificultado por altos níveis de espécies reativas de oxigênio. Eles
reagem com enzimas cruciais necessárias para ajudar a reconstruir o osso, proibindo-os de realizar seu
reparo normal.
Para resolver esse problema, Han e seus colaboradores desenvolveram um hidrogel que contém
microesferas revestidas de minerais carregadas com um medicamento anti-inflamatório para contornar
as barreiras para reparar a doença.
“Construímos um sistema de hidrogel composto contendo microesferas carregadas de drogas”, disse
Han. O dióxido de manganês (MnO 22) na superfície das microesferas atua como o “exército avançado”
para remover espécies de oxigênio reativas excessivas no local da lesão óssea, regular o pH, melhorar a
resposta inflamatória e criar um microambiente favorável. Posteriormente, as drogas liberadas
lentamente, neste caso, o inibidor de proteína de ativação de fibroblastos (FAPi) atua como a “força
principal” e pode reparar rapidamente defeitos ósseos osteoporóticos, promovendo a formação óssea e
inibindo a absorção óssea.
Para fazer seu hidrogel, a equipe primeiro criou pequenas microesferas de fosfato de cálcio porosa e as
coed para polidopamina para protegê-las da degradação. Posteriormente, as microesferas foram
revestidas com dióxido de manganês e depois infundidas com a droga, FAPi.
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As microesferas preparadas foram então dissolvidas em um hidrogel biocompatível feito a partir de
aminoácidos modificados. Quando aplicado em um ambiente biológico, o hidrogel foi projetado de tal
forma que se degrada lentamente, resultando em um fluxo contínuo de microesferas e fármaco no
tecido, prolongando a duração do tratamento.
Usando culturas de células com parâmetros semelhantes à osteoporose, a equipe testou seu hidrogel e
comparou-o com dois controles: um contendo as microesferas, mas sem o medicamento, e um sem
fármaco ou microesferas.
Em comparação com os controles, o gel carregado com microesferas apenas revestidas reduziu os
níveis de espécies reativas de oxigênio, o que mostra que o revestimento de dióxido de manganês
funciona como pretendido. Outros estudos celulares com foco na modulação da inflamação para apoiar
a formação de novo osso e mostraram que o crescimento ósseo geralmente se correlacionava com a
concentração de FAPi carregada nas microesferas.
Em modelos animais, os pesquisadores observaram a cicatrização de defeitos ósseos quando tratados
com os hidrogéis durante um período de 12 semanas. Isso confirma os resultados das culturas celulares,
com o grupo de hidrogel de microesfera carregado com FAPi quase se recuperando completamente
neste período de tempo.
“Nossas descobertas indicam que uma abordagem multifacetada para promover o reparo de defeitos
ósseos osteoporóticos, resgatando o microambiente e orientando a resposta imune, é um método
promissor para reparar defeitos ósseos osteoporóticos”, acrescentou Han. “Se pudermos compensar as
deficiências dos hidrogéis atuais e permitir que eles se adaptem de forma inteligente aos processos de
reparo de tecidos, os hidrogéis fornecerão novas opções para o tratamento clínico”.
Referência: Chaoyong Liu, Bin Li, Fenxuan Han et al. , Um Hidrogélico Composto Multifuncional Que
Resgata o Microambiente ROS e Guia a Resposta Imunológica para Reparo de Defeitos Osteoporóticos,
Materiais Funcionais Avançados (2022) DOI: 10.1002/adfm.202201067
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202201067