Os pesquisadores da UConn criaram um composto biodegradável feito de fibras de seda que pode ser usado para reparar ossos quebrados de suporte de carga sem as complicações às vezes apresentadas por outros materiais.

Reparar grandes ossos que suportam carga, como os da perna, pode ser um processo longo e desconfortável.

Para facilitar o reparo, os médicos podem instalar uma placa de metal para apoiar o osso enquanto ele se funde e cura. No entanto, isso pode ser problemático. Alguns metais lixiviam íons para o tecido circundante, causando inflamação e irritação. Os metais também são muito rígidos. Se uma placa de metal suportar muita carga na perna, o novo osso pode crescer mais fraco e ser vulnerável a fraturas.

Buscando uma solução para o problema, Professor Mei Wei da UConn, um cientista de materiais e engenheiro biomédico, voltou-se para aranhas e mariposas em busca de inspiração. Em particular, Wei se concentrou na fibroína de seda, uma proteína encontrada nas fibras de seda tecidas por aranhas e mariposas conhecidas por sua dureza e resistência à tração.

A comunidade médica conhece a fibroína da seda há algum tempo. É um componente comum em suturas médicas e engenharia de tecidos devido à sua resistência e biodegradabilidade. No entanto, ninguém jamais tentou fazer um compósito de polímero denso com ele, e isso é o que Wei sabia que precisava se quisesse criar um dispositivo melhor para curar ossos quebrados de suporte de carga.

Trabalhando com o professor associado da UConn, Dianyun Zhang, um engenheiro mecânico, O laboratório de Wei começou a testar a fibroína de seda em várias formas compostas, procurando a combinação certa e a proporção de diferentes materiais para atingir resistência e flexibilidade ideais. O novo composto certamente precisava ser forte e rígido, mas não tanto a ponto de inibir o crescimento ósseo denso. Ao mesmo tempo, o composto precisava ser flexível, permitindo que os pacientes mantenham sua amplitude natural de movimento e mobilidade enquanto o osso cicatriza.

Depois de dezenas de testes, Wei e Zhang encontraram os materiais que procuravam. O novo composto consiste em fibras longas de seda e fibras de ácido polilático - um termoplástico biodegradável derivado do amido de milho e da cana-de-açúcar - que são mergulhados em uma solução em que cada uma é revestida com partículas biocerâmicas finas feitas de hidroxiapatita (o mineral de fosfato de cálcio encontrado nos dentes e ossos). As fibras revestidas são então embaladas em camadas em uma pequena estrutura de aço e pressionadas em uma barra composta densa em um molde de compressão quente.

Em um estudo publicado recentemente no Jornal do comportamento mecânico de materiais biomédicos , Wei relata que o compósito biodegradável de alto desempenho apresentou características de resistência e flexibilidade que estão entre as mais altas já registradas para materiais bioreabsorvíveis semelhantes na literatura.

E eles poderiam ficar ainda melhores.

"Nossos resultados são realmente altos em termos de força e flexibilidade, mas sentimos que, se pudermos fazer com que todos os componentes façam o que queremos, podemos chegar ainda mais alto, "diz Wei, que também atua como reitor associado da Escola de Engenharia para pesquisa e ensino de pós-graduação.

O novo composto também é resistente. Os ossos das pernas grandes em adultos e idosos podem levar muitos meses para cicatrizar. O composto desenvolvido no laboratório de Wei faz seu trabalho e começa a se degradar após um ano. Nenhuma cirurgia é necessária para a remoção.

Bryant Heimbach se juntou a Wei e Zhang na pesquisa, um Ph.D. candidato e cientista de materiais no laboratório de Wei; e Beril Tonyali, um graduando da UConn buscando um diploma em ciência de materiais e engenharia.

A equipe já começou a testar novos derivados do composto, including those that incorporate a single crystalline form of the hydroxyapatite for greater strength and a variation of the coating mixture to maximize its mechanical properties for bones bearing more weight.