Avanços na Regeneração Óssea com Grafeno
Pesquisas realizadas com ratos de laboratório indicam que estruturas feitas de grafeno, que são camadas de carbono com apenas um átomo de espessura, podem ser eficazes na regeneração óssea. Esses materiais ajudam a curar fraturas e a tratar a perda de osso.
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Nos experimentos, a matriz biocompatível que incluía grafeno conseguiu reparar quase 90% do dano em um mês após a fratura induzida, superando outros materiais testados.
A pesquisa foi publicada na revista Scientific Reports e coordenada por Daniela Franco Bueno, da Faculdade Israelita de Ciências da Saúde Albert Einstein, e Guilherme Lenz e Silva, da Poli-USP. Segundo Bueno, os resultados são promissores para a aplicação em pacientes humanos em um futuro próximo. “Estamos em uma fase avançada de desenvolvimento pré-clínico”, afirma ela.
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Materiais Utilizados nos Experimentos
Para os experimentos, a equipe utilizou licor negro, um subproduto da indústria de papel e celulose, que contém resíduos de madeira dissolvida e outras moléculas orgânicas. O carbono extraído desse licor foi combinado com materiais de estrutura nanométrica, como grafeno, óxido de grafeno e nanografite.
Além disso, foram incorporados polímeros à base de quitosana-xantana, derivados de crustáceos e bactérias.
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Bueno explica que esses biomateriais não se comportam como os metais, nem são reabsorvidos rapidamente pelo organismo, como alguns polímeros biodegradáveis. “Esses materiais atuam como scaffolds bioativos, que são estruturas temporárias que orientam e aceleram a regeneração do tecido ósseo”, detalha.
Interação com o Organismo
A interação do biomaterial com células do organismo, como macrófagos e células-tronco, é crucial. O comportamento do material pode variar, podendo ser degradado ou remodelado, ou ainda permanecer em quantidades residuais sem causar inflamação. “O ideal é que o biomaterial não seja o protagonista, mas sim que dê espaço ao tecido regenerado”, afirma a pesquisadora.
A combinação de quitosana e grafeno é estratégica, pois cada material influencia diferentes aspectos da regeneração óssea. A quitosana é moldável e se degrada de forma controlada, enquanto o grafeno favorece a adesão celular e a formação de novos vasos sanguíneos.
Desenvolvimento e Aplicações Futuras
Para que a regeneração óssea ocorra de forma eficaz, é necessário regular a microarquitetura dos biomateriais, garantindo que tenham poros adequados para a entrada de vasos sanguíneos e células. A rigidez e resistência também devem ser compatíveis com o osso, o que é controlado por métodos de produção em laboratório e impressão 3D.
No estudo, apoiado pela Fapesp, os biomateriais foram utilizados para promover a regeneração de fraturas nas tíbias de 16 ratos machos, com o grafeno apresentando o melhor desempenho. A expectativa é que essa abordagem seja útil tanto para fraturas quanto para a reconstrução de perda óssea e problemas congênitos.
Os pesquisadores planejam combinar os biomateriais com células-tronco, como as derivadas de dentes de leite, para acelerar a formação óssea. “Estamos ensinando o corpo a regenerar tecidos, orquestrando a vascularização e a integração do tecido”, conclui a autora do estudo.
