Estudo conduzido na USP revela que um novo biomaterial, produzido com colágeno e carragenana (substância extraída de algas), pode estimular localmente respostas mineralizantes de células ósseas in vitro , demonstrando potencial para substituir com sucesso ossos naturais em implantes realizados para tratar traumas ou patologias, como osteossarcoma. O novo biomaterial, descrito recentemente em artigo na revista Biomacromolecules , foi desenvolvido por pesquisadores do Laboratório de Físico-Química de Superfícies e Coloides da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP) da USP, apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).
Atualmente, o padrão-ouro para implantes ósseos é a utilização de materiais autógenos, ou seja, retirados do corpo do próprio paciente. Esse processo, no entanto, carrega dificuldades: requer uma cirurgia adicional, com o risco de infecções, e nem sempre pode ser utilizado em grandes áreas. A principal tendência para superar esses problemas é o desenvolvimento de materiais artificiais que repliquem com similaridade, segurança e eficiência a complexidade da estrutura óssea, como este composto de colágeno tipo 1 (proteína mais abundante na matriz óssea) proveniente de bovinos ou suínos e de carragenana. Essa última substância se assemelha ao sulfato de condroitina, que é um dos compostos presentes nos ossos naturais e tem a função de organizar e mineralizar a matriz óssea e promover a adesão celular.
Para testar sua viabilidade e potencial, cientistas cultivaram em laboratório osteoblastos (células responsáveis pela formação da matriz óssea mineralizada) de duas formas: apenas com colágeno e com colágeno e carragenana. Imagens de microscópio da cultura de osteoblastos com colágeno e carragenana revelaram a presença de uma rede densa e uniforme de fibrilas entrelaçadas em sua superfície e fibrilas de colágeno com alinhamento semelhante aos tecidos conjuntivos densos. Os pesquisadores observaram ainda aumento na expressão de genes codificadores de proteínas relacionadas à mineralização óssea, como fosfatase alcalina (Alp), sialoproteína óssea (Bsp), osteocalcina (Oc) e osteopontina (Opn).
Viabilidade
“Nossos resultados mostraram que a combinação de carragenana e colágeno estimulou melhor as respostas mineralizantes das células do que apenas o colágeno, validando in vitro a hipótese de que a presença de um componente semelhante quimicamente e estruturalmente a um dos compostos encontrados nos ossos junto com o colágeno é fundamental no processo”, afirma Ana Paula Ramos, professora do Departamento de Química da FFCLRP e coordenadora do estudo. “A ideia agora é realizar testes in vivo para avaliar a possibilidade e a segurança de preencher qualquer tipo de defeito ósseo com esse biomaterial.”
Entre as principais vantagens do polissacarídeo extraído de algas, que já é usado com frequência na indústria alimentícia e de cosméticos como estabilizante, Ramos destaca sua abundância, seu baixo custo (em contraste ao alto custo comercial do sulfato de condroitina) e o fato de ser um material de fonte renovável, garantindo sua compatibilidade com o conceito de química verde, ramo da química que busca reduzir o uso de substâncias poluentes ou que possam comprometer o meio ambiente.
“Além do desenvolvimento do biomaterial a ser usado em implantes ósseos, vale destacar que, ao criar uma matriz biomimética do zero e misturá-la ao tecido natural, abrimos espaço para a realização de estudos básicos”, afirma Lucas Fabrício Bahia Nogueira, pesquisador do Departamento de Química da FFCLRP e autor do estudo.
“Isso permite que pesquisadores de diferentes áreas possam entender e observar a interação dessas células com o microambiente e os mecanismos de formação do tecido mineralizado e apliquem o conhecimento também em estudos que abordam a mineralização em outras doenças, como as cardiovasculares e renais”, acrescenta Nogueira. O estudo interdisciplinar foi realizado em colaboração com o Laboratório de Nanobiotecnologia Aplicada da FFCLRP, coordenado pelo professor Pietro Ciancaglini. O artigo Collagen/?-Carrageenan-Based Scaffolds as Biomimetic Constructs for In Vitro Bone Mineralization Studies pode ser lido aqui .
Este texto foi originalmente publicado por Agência Fapesp de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui
Jornal da USP - Julia Moióli
*Da Agência Fapesp, com edição de Júlio Bernardes