Uma nova maneira de fazer materiais de substituição óssea que permite que as células cresçam ao redor e dentro deles foi desenvolvida por pesquisadores da Universidade de Birmingham.

A equipe adotou uma nova abordagem chamada quimiobriônica, em que os componentes químicos são controlados para reagir juntos de maneiras específicas, permitindo a automontagem de intrincadas estruturas bioinspiradas.

Os cientistas observaram pela primeira vez esses "jardins químicos" parecidos com vida várias centenas de anos atrás, mas o recente interesse renovado no campo da quimobriônica viu os pesquisadores usarem essas técnicas para projetar novos materiais em micro e nanoescala.

Os pesquisadores de Birmingham decidiram explorar se os quimiobriônicos também poderiam ser aproveitados para aplicações biotecnológicas.

Autor principal Erik Hughes, da Escola de Engenharia Química da Universidade de Birmingham, explica "Começamos a investigar se a quimiobriônica poderia ser usada para formar arquiteturas que são química e estruturalmente semelhantes ao osso humano. Uma vez que um método de geração de tais estruturas seja estabelecido, o próximo passo natural é avaliar se os materiais quimiobriônicos podem fornecer estruturas ideais para a regeneração óssea. "

A equipe usou um gel carregado de cálcio em camadas sob uma solução de fosfato, e conseguiu cultivar longos tubos ocos em microescala de material de hidroxiapatita que é semelhante em composição ao osso natural. A hidroxiapatita é comumente usada como um material substituto do osso, mas normalmente é fabricado como um pó ou um bloco rígido, que então precisa ser moldado com processamento adicional.

As estruturas individuais cultivadas pela equipe de Birmingham são aproximadamente tão grossas quanto um fio de cabelo humano. Esses tubos possuem características distintas, incluindo superfícies porosas que promovem interações com células. Publicado em RSC Biomaterials Science , o estudo demonstra a semelhança dos tubos com muitas das estruturas encontradas no tecido ósseo, como os osteons - longos canais cilíndricos nos ossos que abrigam os vasos sanguíneos.

"Podemos encontrar muitos exemplos de princípios quimobriônicos em ação na natureza, "explica Erik." Por exemplo, no fundo do oceano, vemos fluidos ricos em minerais quentes emitidos por respiradouros hidrotermais que reagem com a água fria do mar para formar estruturas semelhantes a chaminés. Estamos explorando esses mesmos mecanismos para fazer essas novas estruturas para aplicações em medicina regenerativa. "

A equipe testou a capacidade dos tubos de suportar a fixação das células, viabilidade e crescimento em laboratório com células-tronco. Eles foram capazes de mostrar extensa disseminação das células e se estendendo dentro dos tubos após apenas 48 horas, indicando interações células-material favoráveis.

"Usar quimobriônicos para produzir materiais biocompatíveis é uma abordagem relativamente nova, mas estamos muito animados com seu potencial, "diz a co-autora Miruna Chipara, que também trabalha na Escola de Engenharia Química da Universidade de Birmingham. "Em particular, a forma como essas estruturas promovem a integração celular significa que podem ser amplamente úteis para a regeneração óssea ".

As próximas etapas dos pesquisadores incluem a realização de mais testes para demonstrar as propriedades dos materiais tubulares e como eles podem ser modificados para melhorar a regeneração do tecido. Os pesquisadores estão esperançosos de que seu trabalho levará ao desenvolvimento de uma nova classe de materiais substitutos ósseos quimiobriônicos.