Uma Ligadura Óssea Piezoeléctrica Acelera a Cicatrização de Ossos Fracturados

Os cientistas rejuvenesceram eficazmente os ossos do crânio de ratinhos com deficiências através do desenvolvimento de um suporte biomimético independente. Esta inovadora “ligadura óssea” incorpora uma estrutura piezoeléctrica e tira partido dos atributos de crescimento de um mineral natural. A aplicação desta técnica estende-se a várias possibilidades de regeneração óssea e ao domínio mais vasto da medicina regenerativa.

As substâncias piezoeléctricas produzem uma carga eléctrica quando sujeitas a tensão mecânica. O osso, sendo um material piezoelétrico, apresenta um microambiente elétrico que influencia significativamente o processo de reparação óssea, estimulando eficazmente a regeneração óssea. No entanto, o intrincado processo de regeneração óssea depende de uma combinação de factores mecânicos, eléctricos e biológicos.

Uma Nova Abordagem que Integra a Piezoeletricidade e o Mineral Ósseo Natural

Os métodos actuais de regeneração óssea, como enxertos ou estruturas que libertam factores de crescimento, enfrentam limitações como complicações no local do dador, disponibilidade restrita e despesas elevadas. Os investigadores do KAIST introduziram uma abordagem inovadora à regeneração óssea, combinando a piezoeletricidade com um mineral ósseo natural.

A hidroxiapatite (HAp), presente nos ossos e nos dentes, contribui para a resistência estrutural e a regeneração do osso. Amplamente utilizada em pastas de dentes para remineralizar o esmalte, a HAp melhora a osteogénese (formação óssea) e suporte para o crescimento de novos ossos. Com as suas propriedades piezoeléctricas e a sua superfície rugosa, a HAp destaca-se na construção de estruturas que facilitem o crescimento ósseo.

Os investigadores criaram um suporte biomimético independente incorporando hidroxiapatite (HAp) na estrutura piezoeléctrica de fluoreto de polivinilideno-co-trifluoroetileno (P(VDF-TrFE)), uma película de polímero. Este andaime autónomo gera sinais eléctricos sob pressão, distinguindo-se de investigações anteriores que combinavam HAp e P(VDF-TrFE) apenas como revestimentos em próteses metálicas. Os investigadores afirmam que a sua abordagem inovadora oferece regeneração óssea que se estende para além das aplicações ligadas à superfície.

Fixação, Proliferação e Osteogénese de Células Promovidas por HAp em CComparações de Andaimes

As comparações in vitro entre os suportes com e sem HAp revelaram um aumento de 10% a 15% na fixação de células nos suportes de HAp. Após cinco dias de cultura de células, a proliferação celular foi 20% a 30% superior e registaram-se níveis de osteogénese aproximadamente 30% a 40% superiores nos suportes de HAp. Estes resultados indicam que a HAp maximiza as propriedades piezoeléctricas do suporte, criando um ambiente semelhante à matriz extracelular do corpo. A matriz extracelular é o componente não celular de todos os tecidos, fornecendo uma estrutura física crucial e pistas essenciais para a regeneração dos tecidos.

Durabilidade da estrutura de suporte HAp/P(VDF-TrFE) e melhoria da regeneração óssea em modelo de ratinho

Avaliando a Sua Eficácia

Os investigadores avaliaram a eficácia das suas estruturas HAp/P(VDF-TrFE) em ratinhos, colocando-as sobre defeitos nos ossos do crânio dos animais (calvária). Estes andaimes mantiveram a sua integridade estrutural durante seis semanas sem qualquer deformação. Todos os ratinhos sobreviveram à experiência e não foram observados quaisquer efeitos adversos, incluindo infeção ou reacções inflamatórias. Comparando os ratos com estruturas de HAp com os grupos de controlo sem formação óssea, foi evidente um aumento significativo da regeneração óssea após duas, quatro e seis semanas de implantação.

Seungbum Hong, um dos autores correspondentes do estudo, declarou: “Desenvolvemos um material compósito piezoelétrico à base de HAp que pode atuar como uma ligadura óssea, acelerando a regeneração óssea. Esta investigação não só aponta para uma nova abordagem na conceção de biomateriais, como também é significativa na investigação dos impactos da piezoeletricidade e das propriedades da superfície na regeneração óssea”.

Leia O Artigo Original: New Atlas

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