Destaque
Células de ‘formação óssea’ favorecem diferentes designs de implantes ortopédicos e isso pode ser explorado para criar dispositivos que promovam cicatrização mais rápida
Novos dispositivos para implantes ortopédicos que facilitem uma cicatrização mais rápida e, em última análise, reduzam a pressão sobre os sistemas de saúde podem estar disponíveis no futuro, graças a uma nova pesquisa de engenheiros da Universidade Loughborough, no Reino Unido, que revela quais estruturas são mais adequadas para a formação óssea.
O estudo, liderado pela Dra. Carmen Torres-Sanchez, especialista em fabricação de materiais multifuncionais, testou os projetos de implantes atualmente em uso e os comparou com novos projetos para entender melhor como as estruturas favorecem a formação óssea.
A Dra. Torres-Sanchez e sua equipe descobriram que as células são sensíveis à “topologia” – a maneira como as estruturas estão organizadas – e isso pode ser explorado para ajudar o tecido a se formar mais rapidamente.
O novo artigo, publicado na revista científica Advanced Engineering Materials, mostra até que os pesquisadores conseguiram acelerar a cicatrização óssea fazendo ajustes no design. A Dra. Torres-Sanchez espera que os resultados do estudo “vejam aplicação clínica em um futuro muito próximo para ajudar pacientes com trauma e câncer ósseo”.
O artigo também foi incluído em uma série especial da revista, intitulada ‘Mulheres na Engenharia de Materiais’, elogiando seu significado prático.
Dois novos tipos de desenhos foram usados no estudo da Dra. Torres-Sanchez: superfície mínima triplamente periódica (TPMS) e estruturas tipo trabeculares. O estudo é um dos poucos em todo o mundo que avalia como a topologia de projeto das estruturas de formação afeta o desempenho biológico e mecânico simultaneamente.
Métodos de estudo
A Dra. Torres-Sanchez e sua equipe, em colaboração com os parceiros industriais Alloyed e Core Specialists Services, testaram as propriedades mecânicas de estruturas (TPMS e trabeculares) – chamadas de ‘scaffolds’ – fabricadas por impressão 3D usando um material biocompatível como o titânio.
As propriedades mecânicas dos scaffolds foram testadas aplicando forças que replicam as cargas fisiológicas a que os implantes seriam submetidos no corpo, para descobrir se os novos desenhos poderiam suportá-las e em que ponto eles poderiam falhar.
O desempenho biológico dos desenhos escolhidos foi avaliado pela adição de pré-osteoblastos – células precursoras de osteoblastos (células de formação óssea) – no interior dos scaffolds para ver se as células poderiam evoluir para a matéria mineral que forma o osso.
Descobertas
Os pesquisadores descobriram que as células preferem a distribuição mais aleatória de porosidade, como a observada em estruturas trabeculares, pois parecem ‘identificá-las como casa’ quando a estrutura dos poros não está organizada. Os pesquisadores conseguiram ajustar o design da ‘casa’ das células para acelerar a formação de matéria mineral.
Sobre a importância do estudo, a Dr. Torres-Sanchez comentou: “Os implantes bem sucedidos de longa duração, aqueles que promovem uma cicatrização mais rápida, sem contratempos como solturas ou infecções, sem ter segundas cirurgias, são um alívio para o NHS (o sistema nacional de Saúde do Reino Unido), para o paciente e para a sociedade”.
“O paciente pode voltar a fazer sua vida normal mais cedo, aliviando a carga de hospitais, fisioterapia, cuidadores e contribuindo para uma vida mais saudável, feliz e ativa. Nós, engenheiros, podemos contribuir para isso fornecendo projetos e estruturas que promovam a cura e ajudem a acelerar a recuperação do paciente, inclusive apoiando sua saúde mental. Continuamos a pesquisar sobre o ajuste fino dos projetos, para que possamos encontrar evoluções subsequentes desses scaffolds multifuncionais que sejam ainda mais atraentes para as células”.
A Dra. Torres-Sanchez acrescentou que é um ‘privilégio’ ter o artigo apresentado na série especial ‘Mulheres na Engenharia de Materiais’ e ela espera que “mais meninas e mulheres sejam atraídas para trabalhar em Design e Manufatura, um campo tipicamente com mais homens”.
Acesse o artigo científico completo (em inglês).
Acesse a notícia completa na página da Universidade Loughborough (em inglês).
Fonte: Universidade Loughborough.
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