Biomaterial de col�geno e a��car de algas estimula regenera��o �ssea; veja

Julia Moi�li | Ag�ncia FAPESP

Estudo conduzido na Universidade de S�o Paulo (USP) revela que um novo biomaterial, produzido com col�geno e carragenana (subst�ncia extra�da de algas), pode estimular localmente respostas mineralizantes de c�lulas �sseas in vitro, demonstrando potencial para substituir com sucesso ossos naturais em implantes feitos para tratar traumas ou patologias, como osteossarcoma.

O novo biomaterial e suas propriedades, descritos recentemente na revista Biomacromolecules, foi desenvolvido por pesquisadores do Laborat�rio de F�sico-Qu�mica de Superf�cies e Coloides da Faculdade de Filosofia, Ci�ncias e Letras de Ribeir�o Preto da USP (FFCLRP-USP) apoiados pela FAPESP (projetos 19/25054-2, 18/25871-8 e 22/01219-5).

Atualmente, o padr�o-ouro para implantes �sseos � a utiliza��o de materiais aut�genos, ou seja, retirados do corpo do pr�prio paciente. Esse processo, no entanto, carrega dificuldades: requer uma cirurgia adicional, com o risco de infec��es, e nem sempre pode ser utilizado em grandes �reas.

A principal tend�ncia para superar esses problemas � o desenvolvimento de materiais artificiais que repliquem com similaridade, seguran�a e efici�ncia a complexidade da estrutura �ssea, como este composto de col�geno tipo 1 (prote�na mais abundante na matriz �ssea) proveniente de bovinos ou su�nos e de carragenana. Essa �ltima subst�ncia se assemelha ao sulfato de condroitina, que � um dos compostos presentes nos ossos naturais e tem a fun��o de organizar e mineralizar a matriz �ssea e promover a ades�o celular.

 

Para testar sua viabilidade e potencial, cientistas cultivaram em laborat�rio osteoblastos (c�lulas respons�veis pela forma��o da matriz �ssea mineralizada) de duas formas: apenas com col�geno e com col�geno e carragenana.

Imagens de microsc�pio da cultura de osteoblastos com col�geno e carragenana revelaram a presen�a de uma rede densa e uniforme de fibrilas entrela�adas em sua superf�cie e fibrilas de col�geno com alinhamento semelhante aos tecidos conjuntivos densos. Os pesquisadores observaram ainda aumento na express�o de genes codificadores de prote�nas relacionadas � mineraliza��o �ssea, como fosfatase alcalina (Alp), sialoprote�na �ssea (Bsp), osteocalcina (Oc) e osteopontina (Opn).

“Nossos resultados mostraram que a combina��o de carragenana e col�geno estimulou melhor as respostas mineralizantes das c�lulas do que apenas o col�geno, validando in vitro a hip�tese de que a presen�a de um componente semelhante quimicamente e estruturalmente a um dos compostos encontrados nos ossos junto com o col�geno � fundamental no processo”, afirma Ana Paula Ramos, professora do Departamento de Qu�mica da FFCLRP-USP e coordenadora do estudo. “A ideia agora � realizar testes in vivo para avaliar a possibilidade e a seguran�a de preencher qualquer tipo de defeito �sseo com esse biomaterial.”

Entre as principais vantagens do polissacar�deo extra�do de algas, que j� � usado com frequ�ncia na ind�stria aliment�cia e de cosm�ticos como estabilizante, Ramos destaca sua abund�ncia, seu baixo custo (em contraste ao alto custo comercial do sulfato de condroitina) e o fato de ser um material de fonte renov�vel, garantindo sua compatibilidade com o conceito de qu�mica verde, ramo da qu�mica que busca reduzir o uso de subst�ncias poluentes ou que possam comprometer o meio ambiente.

“Al�m do desenvolvimento do biomaterial a ser usado em implantes �sseos, vale destacar que, ao criar uma matriz biomim�tica do zero e mistur�-la ao tecido natural, abrimos espa�o para a realiza��o de estudos b�sicos”, afirma Lucas Fabr�cio Bahia Nogueira, pesquisador do Departamento de Qu�mica da FFCLRP-USP e autor do estudo.

“Isso permite que pesquisadores de diferentes �reas possam entender e observar a intera��o dessas c�lulas com o microambiente e os mecanismos de forma��o do tecido mineralizado e apliquem o conhecimento tamb�m em estudos que abordam a mineraliza��o em outras doen�as, como as cardiovasculares e renais.” O estudo interdisciplinar foi realizado ainda em colabora��o com o Laborat�rio de Nanobiotecnologia Aplicada da FFCLRP-USP, coordenado pelo professor Pietro Ciancaglini.

O artigo Collagen/κ-Carrageenan-Based Scaffolds as Biomimetic Constructs for In Vitro Bone Mineralization Studies pode ser lido neste link.