Destaque

Células de ‘formação óssea’ favorecem diferentes designs de implantes ortopédicos e isso pode ser explorado para criar dispositivos que promovam cicatrização mais rápida

Fonte

Universidade Loughborough

Data

sexta-feira. 14 janeiro 2022 14:10

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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