26/07/2022

Material biohíbrido poderá substituir cartilagem e tendões

Redação do Diário da Saúde
Material biohíbrido poderá substituir cartilagem e tendões
O material compósito biohíbrido com células (vermelho) semeadas nos domínios fibrosos (amarelo) do colágeno. O material imita o tecido natural em sua suavidade, resistência e capacidade de recrutar células e mantê-las vivas.
[Imagem: Bouklas Lab]

Substituto para cartilagem

Produzir biomateriais sintéticos que possam substituir a cartilagem e os tendões tem sido um objetivo perseguido há muito tempo pelos cientistas devido à virtual impossibilidade de substituição desses elementos naturais em caso de desgaste ou acidente.

Agora, um novo material demonstrou pela primeira vez uma nova abordagem promissora que pode finalmente ser capaz de imitar o tecido natural.

Um substituto da cartilagem e dos tendões naturais deve ser macio o suficiente para dobrar e flexionar, mas durável o suficiente para suportar cargas prolongadas - por exemplo, o peso que um tendão do joelho deve suportar. Quando o tecido se desgasta ou é danificado, hidrogéis de colágeno e outros materiais sintéticos têm potencial para servir como substitutos, mas nenhum deles sozinho possui a combinação certa de propriedades biológicas e mecânicas do tecido natural.

É por isso que um novo compósito biohíbrido está chamando tanto a atenção dos pesquisadores, já que ele possui as características essenciais de um tecido natural.

O material é composto por dois ingredientes principais: Colágeno - que confere ao material sua maciez e biocompatibilidade - e um hidrogel sintético que contém grupos moleculares carregados positiva e negativamente - os cientistas chamam esse tipo de material de zwitteriônico.

"Esses grupos de carga interagem com os grupos carregados negativa e positivamente no colágeno, e essa interação é o que permite que os materiais dissipem energia e alcancem altos níveis de resistência," explicou o professor Lawrence Bonassar, da Universidade de Cornell (EUA).

Andaime poroso

O compósito biohíbrido se aproxima do desempenho da cartilagem articular e de outros tecidos biológicos, possuindo 40% mais elasticidade e 11 vezes a energia de fratura - uma medida de durabilidade - do material zwitteriônico sozinho.

Além disso, o material biohíbrido é automontado quando os dois ingredientes são misturados, criando "a mesma rede interconectada de colágeno vista na cartilagem natural, que de outra forma seria extremamente difícil de produzir," detalhou o professor Nikolaos Bouklas.

"Com este material, você pode imprimir em 3D um andaime poroso com células que podem eventualmente criar o tecido real ao redor do andaime," sugeriu Bouklas.

Checagem com artigo científico:

Artigo: Simple synthesis of soft, tough, and cytocompatible biohybrid composites
Autores: Cameron Darkes-Burkey, Xiao Liu, Leigh Slyker, Jason Mulderrig, Wenyang Pan, Emmanuel P. Giannelis, Robert F. Shepherd, Lawrence J. Bonassar, Nikolaos Bouklas
Publicação: Proceedings of the National Academy of Sciences
Vol.: 119 (28) e2116675119
DOI: 10.1073/pnas.2116675119
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