p Engenheiros da ETH Zurich descobriram que o tecido biológico mole se deforma de forma muito diferente sob tensão do que se supunha anteriormente. Suas descobertas já estão sendo utilizadas em projetos de pesquisa médica. p No útero, o feto flutua em um saco amniótico cheio de líquido amniótico. O bom desenvolvimento do bebê depende da permanência dessa bolsa intacta. Contudo, é possível que o recipiente protetor rasgue após intervenções como amniocentese ou cirurgia fetal - ou mesmo espontaneamente.

p Tecido esticado perde volume

p Tomando esses problemas médicos como ponto de partida, pesquisadores do grupo liderado por Edoardo Mazza, Professor do Instituto de Sistemas Mecânicos ETH de Zurique, estudou como partes do saco amniótico, e outros tecidos biológicos moles, deformar sob uma carga de tração. Uma de suas descobertas mais importantes - e surpreendentes - é que o tecido perde massa à medida que se estica, com um alongamento fisiológico de 10 por cento levando a uma perda média de cerca de 50 por cento.

p "Isso contradiz o paradigma prevalecente de que, embora esse tecido biológico mole possa deformar significativamente, seu volume permanece inalterado, "explica Mazza. Ao fazer medições de amostras de tecido, seu grupo conseguiu mostrar que o volume é perdido devido ao fato de o líquido armazenado entre as células e as fibras de colágeno no tecido escapar da área esticada.

p Interação entre mecânica e química

p Alexander Ehret, líder da equipe no grupo de Mazza, e seus colegas usaram extensas simulações de computador para esclarecer o mecanismo responsável por isso. A base é o alinhamento das fibras de colágeno no tecido. As fibras formam uma espécie de rede tridimensional, em que eles correm em todas as direções dentro de um avião, mostrando apenas uma ligeira inclinação fora do plano.

p Se esta rede for puxada, todas as fibrilas de colágeno que ficam mais ou menos na direção da tração se aproximam em um movimento semelhante a uma tesoura, espremendo o fluido para fora do tecido. As fibras não estão danificadas, visto que eles estão principalmente deslocados em direção ao plano e apenas ligeiramente esticados.

p A perda de volume é reversível. Quando o tecido relaxa novamente, ele reabsorve a água do tecido circundante. "A razão são macromoléculas carregadas negativamente que estão firmemente ligadas às fibras de colágeno, "explica Mazza. Eles fazem com que a água flua de volta para o tecido de acordo com os princípios da osmose. Em experimentos, este processo pode ser repetido uma e outra vez.

p Testando o tecido

p Esta densificação das fibras de colágeno é extremamente útil, particularmente no caso de lesões, como os cientistas descobriram em experimentos posteriores:se um pedaço tenso de tecido biológico mole é cortado, forma-se uma rachadura, mas as fibras de colágeno se juntam na ponta do rasgo. "Se o tecido for mais esticado, este reforço é geralmente suficiente para evitar que o rasgo cresça, "explica Ehret.

p Os pesquisadores passaram a última década desenvolvendo dispositivos dedicados, ajudas e protocolos que usam para analisar o comportamento mecânico dos tecidos biológicos moles. Como resultado, eles foram capazes de esticar pedaços grandes e microscopicamente pequenos de tecido em uma ou várias direções - por exemplo, através da inflação. Eles também conseguiram quantificar a resposta do tecido e descrever e explicar os efeitos observados usando simulações de computador baseadas em algoritmos, que eles também desenvolveram.

p Aplicações médicas diretas

p Contudo, Mazza e Ehret não estavam apenas interessados ​​em entender como o tecido se comporta sob uma carga de tração. "Somos engenheiros, "diz Mazza. Como tal, eles preferem trabalhar em soluções de problemas da vida real. As novas descobertas são, portanto, incorporadas diretamente para enfrentar desafios médicos específicos, como "engenharia de tecidos", a produção artificial de tecido biológico destinado a regenerar ou substituir o tecido danificado em pacientes.

p Com base em suas novas descobertas, os pesquisadores querem primeiro observar os substratos nos quais o tecido cresce.

p "Nosso objetivo é criar as condições mais fisiologicamente precisas para o tecido projetado - isto é, imitar a natureza o mais próximo possível, "diz Mazza. Ele e seus colegas estão convencidos de que as células no tecido em crescimento recebem sinais do substrato que desempenham um papel importante na determinação das propriedades do tecido de substituição.

p Os cientistas atribuem um papel fundamental à interação entre a química e a mecânica. “É vital que o substrato tenha as propriedades corretas, incluindo, em particular, a interação correta entre macromoléculas carregadas e fibras de colágeno, "Ehret explica.

p Nova pele para vítimas de queimaduras

p Os pesquisadores planejam participar de um projeto no Hospital Infantil da Universidade de Zurique que visa cultivar a pele de reposição para vítimas de queimaduras de forma mais rápida e eficaz. Esta colaboração terá lugar no âmbito do projeto emblemático Skintegrity operado pela University Medicine Zurich. Os pesquisadores enviaram uma proposta de projeto correspondente à Fundação Nacional de Ciência da Suíça no final de setembro.

p Contudo, O grupo de Mazza já está aplicando seu conhecimento especializado em um projeto do Hospital Universitário de Zurique que trata de lacerações no saco amniótico. Este projeto inicialmente buscou determinar as propriedades requeridas pelo tecido para reparar tais lesões. Agora, seu foco voltou-se para a questão de por que essas lágrimas ocorrem em primeiro lugar. Ao lidar com este tipo de questões, os engenheiros sentem em seu elemento. "Para poder dar uma contribuição para esses projetos médicos, "diz Mazza, "é altamente motivador."