Pesquisadores da China desenvolveram um vidro bioativo, também chamado de biovidro, que pode ser moldado por impressão 3D para auxiliar na regeneração de estruturas ósseas danificadas. A formulação combina partículas de sílica com cargas elétricas opostas e diferentes elementos químicos, resultando em um gel resistente e biocompatível. Em testes com coelhos que apresentavam lesões no crânio, o material teve desempenho progressivamente superior ao de produtos usados como referência. O estudo foi publicado na revista científica ACS Nano.
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O principal diferencial foi a capacidade de sustentar a atividade celular e favorecer a formação de osso. "Vidro bioativo é um material sintético à base de dióxido de silício, combinado com óxidos de cálcio, sódio e fósforo que pode ser utilizado em tratamentos para reparo ósseo. Sua principal característica é a habilidade de formar uma ponte com o tecido ósseo nativo sem a interface de tecido conjuntivo (tecido mole) e mantendo a integridade e função do local que sofreu injúria", explica a cirurgiã e traumatologista Buco-maxilo-facial Luiza Bastos Nozari, que não participou do trabalho.
Segundo a especialista, o termo biovidro é usado como sinônimo e remete ao material patenteado na década de 1970 pelo pesquisador Larry Hench. Ao se dissolver, ele estimula células responsáveis pela formação óssea e pode auxiliar na recuperação de áreas afetadas por traumatismos, tumores, doenças metabólicas ou deficiências congênitas.
Funcionamento
Nozari explica que após ser implantado, o biovidro serve de suporte para as células presentes no sangue e no osso remanescente. Em contato com os fluidos do organismo, favorece ainda a formação de uma camada de hidroxiapatita carbonatada (HCA), semelhante à parte mineral do osso. O processo contribui para a integração com a região ao redor.
Em defeitos ósseos pequenos, com menos de 6 milímetros, a regeneração natural pode ser suficiente. Quando a perda é maior, é necessário preencher o espaço com uma estrutura que sustente a formação de novo osso. "Uma possibilidade é utilizar um fragmento de osso do próprio paciente, retirado de outra região do corpo. Outra é recorrer a substitutos sintéticos, como o vidro bioativo."
A impressão 3D permite adaptar a estrutura às dimensões do defeito. A partir de exames como tomografia computadorizada ou escaneamento, os pesquisadores podem criar um modelo digital e produzir uma peça que se encaixe na área lesionada. "É feito um arquivo, que se desenha digitalmente no formato que se encaixa adequadamente na cavidade a ser preenchida, reduzindo, assim, o tempo cirúrgico e garantindo que haja o melhor preenchimento do defeito ósseo", afirma Luiza.
A tecnologia também permite fabricar peças em diferentes formatos, como discos, cilindros e grânulos. Outra vantagem da nova formulação é a temperatura de fabricação: enquanto métodos tradicionais podem exigir mais de 1.100°C, o novo composto pode ser endurecido a cerca de 700°C, o que, segundo os autores, pode simplificar etapas da produção.
Resultados
Nos testes, coelhos com lesões no crânio foram divididos em grupos para comparar o novo biovidro com um gel de sílica convencional e um substituto ósseo comercial. Nas primeiras semanas, o produto comercial apresentou resposta mais favorável. Com o avanço da cicatrização, porém, a nova formulação passou a ter melhor desempenho, especialmente na adesão e no crescimento celular.
Após oito semanas, a maior parte das células havia se fixado à estrutura desenvolvida pelos pesquisadores, enquanto os grupos de comparação apresentaram resultados inferiores. Para os autores, os achados indicam o potencial do biovidro como alternativa para o tratamento de defeitos ósseos.
A aplicação em humanos, entretanto, ainda exige novos estudos. "A combinação entre impressão 3D, possibilidade de personalização e capacidade de favorecer a formação de tecido ósseo torna a tecnologia promissora, mas é necessário verificar se os efeitos observados em animais se repetirão em organismos humanos e se o material apresentará segurança e eficácia suficientes em diferentes situações clínicas", avalia Nozari.
Palavra de especialista
Diversas pesquisas
Existem várias pesquisas no Brasil buscando maneiras de incrementar este material para contornar as limitações presentes, como por exemplo a baixa resistência ao estresse mecânico. Devido a isso os vidros bioativos têm sido empregados em regiões que recebem pouco impacto ou movimento. Na tentativa de solucionar esse problema, pesquisadores têm incorporado elementos químicos para aumentar a resistência intrínseca e estabelecer ligações químicas mais fortes. A busca de substitutos ósseos continua sendo um desafio e o uso de biomateriais com essa finalidade continua sendo investigado e sempre em busca do aprimoramento. Por exemplo, a pesquisa que realizei na pós-graduação foi no modelo revisão sistemática, onde o intuito foi identificar, avaliar e resumir a literatura acerca do uso dos vidros bioativos de defeitos críticos em animais. Assim, é possível sugerir padrões de qualidade para estudos futuros que abordarão o emprego de biomateriais como substitutos ósseos. Diversas pesquisas estão sendo realizadas com acréscimo de elementos como cobre, zinco, estrôncio, etc. Esses complementos buscam aprimorar as propriedades para que se alcance características cada vez mais próximas do osso natural, que até hoje é o melhor enxerto que pode ser empregado. Dentro desse contexto, uma das vantagens mais marcantes dos biomateriais é que não é necessário remover um bloco ósseo (o que causa um outro defeito no paciente) para a enxertia, reduzindo morbidade, complicações e inclusive favorecendo um menor tempo cirúrgico.
Luiza Bastos Nozari, Cirurgiã e Traumatologista Buco-maxilo-facial pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e Mestre em Cirurgia Buco-maxilo-facial pela Universidade de São Paulo (USP)
*Estagiária sob supervisão de Marcelo Abreu
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Luiza Bastos Nozari, Cirurgiã e Traumatologista Buco-maxilo-facial pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e Mestre em Cirurgia Buco-maxilo-facial pela Universidade de São Paulo (USP)
Sem efeitos prejudiciais
Biocompatível é aquilo que pode entrar em contato com o corpo humano sem causar efeitos prejudiciais ou reações indesejadas significativas. Alguns exemplos são o titânio, usado em implantes e próteses, o silicone, utilizado em alguns dispositivos médicos, e certos polímeros, usados na fabricação de materiais hospitalares. Em suma, são materiais considerados adequados para serem utilizados no organismo.