O uso de polímeros naturais na produção de estruturas utilizadas para estimular o desenvolvimento celular e a regeneração de tecidos do corpo humano, conhecidos como scaffolds, é testado em pesquisa da Escola de Artes, Ciências e Humanidades (EACH) da USP. O trabalho da pesquisadora Daniela Furuya utilizou os polímeros alginato e quitosana, que potencializaram as propriedades das estruturas sem apresentar toxicidade. Os scaffolds podem ser utilizados para a liberação de substâncias bioativas que permitem, por exemplo, a cicatrização dos ossos em casos de fraturas.
De acordo com Daniela, a importância de se estudar o desenvolvimento de dispositivos como os scaffolds é muito grande. “O envelhecimento da população, juntamente com o aumento da expectativa de vida, e a mudança de hábitos da sociedade estão relacionados com diversos problemas na saúde, como por exemplo, disfunções ósseas”, afirma. “Aí entra a engenharia de tecidos, que é um campo multidisciplinar que estuda o desenvolvimento de estruturas para auxiliar a regeneração tecidual, no caso, o scaffold, como alternativa para solucionar os problemas causados”.
Scaffolds são estruturas tridimensionais com uma estrutura porosa utilizados como suporte, que promovem a proliferação celular, ou colonização de células, fornecendo um ambiente estável, auxiliando a remodelagem dos tecidos. “As funções dos scaffolds podem ser desde apoio e reforço até o auxílio na regeneração de tecidos, por isso sua importância nos estudos de engenharia de tecidos”, diz a pesquisadora. “A estrutura do scaffold precisa liberar substâncias bioativas, como proteínas por exemplo, para auxílio no desenvolvimento de novas células, o que varia conforme a aplicação”.
Os polímeros são materiais muito utilizados para o estudo e desenvolvimento de scaffolds, principalmente os polímeros naturais, pela biocompatibilidade e menor risco de rejeição do organismo. “Outras estratégias vêm sendo utilizadas, como a incorporação de células-tronco e proteínas nos scaffolds”, comenta Daniela. Os scaffolds seriam introduzidos no organismo via cirurgia. “Outra vantagem dos scaffolds produzidos a base de polímeros biodegradáveis em comparação com implantes metálicos é a eliminação da necessidade de retirada do implante, como ocorre em alguns casos com os metálicos, pois a ideia seria o scaffold ir se degradando ao mesmo tempo em que o osso vai se regenerando. Entretanto, esse tempo é um desafio no desenvolvimento da estrutura”.
Polímeros naturais
A pesquisa utilizou nos scaffolds dois polímeros naturais, provenientes das algas marrons, e da quitina, extraída do exoesqueleto dos crustáceos, respectivamente. “Ambos os materiais possuem propriedades de grande valia para a aplicação na área médica, como biocompatibilidade, biodegradabilidade, propriedades cicatrizantes, entre outras”, diz a pesquisadora. “A quitosana, além de apresentar todas essas propriedades, possui importância ambiental, por aproveitar os resíduos da indústria pesqueira”.
A escolha da utilização dos dois polímeros juntos foi devido à criação de um complexo polieletrolítico, pois a quitosana é um polissacarídeo catiônico, e o alginato é aniônico. “Cargas positivas e cargas negativas juntas criam uma forte ligação, o que nesse caso, potencializou as propriedades dos materiais, como aumento da resistência mecânica da estrutura”, diz Daniela.
Foram produzidos três tipos de scaffolds na pesquisa, um à base de alginato, outro de quitosana, e um terceiro híbrido com os dois polímeros. “Todos os scaffolds foram testados in vitro, e os ensaios realizados envolviam desde a tenacidade das fibras, teste de viabilidade celular, absorção de água e perda de massa, biomineralização, com resultadores promissores”, ressalta a pesquisadora. “Ainda é necessária a realização de novos experimentos, principalmente in vivo. Mas o teste de citotoxicidade apontou que os scaffolds não são tóxicos, ou seja, há viabilidade celular”.
A utilização da quitosana para aplicação em engenharia de tecidos ósseos, por exemplo, além de todas as questões já apontadas (suas propriedades), se dá pelo material induzir a formação de hidroxiapatita, que é o principal componente mineral do osso. A pesquisa foi orientada pela professora Sirlene Maria da Costa, e co-orientada pela professora Silgia Aparecida da Costa.
Com informações de Júlio Bernardes Foto: Marcos Santos / USP Imagens
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