p Pesquisadores do Grupo de Nanofísica de Óxido ICN2 liderado pelo Prof. Gustau Catalan do ICREA resolveram uma das grandes incógnitas da remodelação óssea:como as células responsáveis ​​pela formação de novo tecido ósseo são acionadas. Seu trabalho revela o possível papel de um fenômeno eletromecânico em nanoescala, flexoeletricidade, não apenas para estimular a resposta celular, mas em orientá-lo com precisão ao longo do processo de reparo da fratura. p Os pesquisadores descobriram que o osso é flexoelétrico, postulando o possível papel da flexoeletricidade na regeneração do tecido ósseo dentro e ao redor do tipo de microfraturas incorridas nos ossos diariamente. Suas descobertas, publicado hoje em Materiais avançados com o autor principal Fabián Vásquez-Sancho, têm implicações potenciais para a indústria de próteses e o desenvolvimento de materiais biomiméticos de autocura.

p Os ossos já eram conhecidos por gerar eletricidade sob pressão, estimulando a autorreparação e a remodelação. Relatado pela primeira vez no final dos anos 1950, isso foi inicialmente atribuído à piezoeletricidade do componente orgânico do osso, colágeno. Contudo, estudos têm observado marcadores de reparo ósseo na ausência de colágeno, sugerindo que outros efeitos estão em jogo. Neste trabalho, os pesquisadores do ICN2 revelaram exatamente esse efeito:a flexoeletricidade do componente mineral do osso.

p A flexoeletricidade é uma propriedade de alguns materiais que faz com que eles emitam uma pequena tensão na aplicação de uma pressão não uniforme. Esta resposta é extremamente localizada, tornando-se mais fraco conforme você se afasta do ponto de tensão máxima ao longo de um gradiente de deformação. Em microfraturas, ele está localizado na borda de ataque ou ponta da fissura, um site atomicamente pequeno que, por definição, concentra a tensão máxima que um material é capaz de suportar antes da ruptura total. O resultado é um campo elétrico de magnitude que, neste nível local, eclipsa qualquer efeito piezoelétrico de colágeno de fundo.

p Ao estudar gradientes de deformação nos ossos e mineral ósseo puro (hidroxiapatita), os pesquisadores conseguiram calcular a magnitude precisa desse campo flexoelétrico. Seus resultados mostram que é suficientemente grande dentro dos 50 mícrons necessários da ponta da trinca para ser detectado pelas células responsáveis ​​pelo reparo ósseo, o que implicaria diretamente a flexoeletricidade neste processo.

p Além disso, uma vez que as células responsáveis ​​pela síntese de novo tecido ósseo (osteoblastos) são conhecidas por se anexar perto da ponta, parece que a distribuição do campo elétrico sinaliza este ponto como o centro do dano, tornando-se um farol móvel para esforços de reparo à medida que a rachadura é curada.

p Esses resultados são promissores para a indústria de próteses, onde novos materiais que reproduzem ou amplificam esse efeito flexoelétrico podem ser usados ​​para guiar a regeneração do tecido e permitir uma assimilação mais bem-sucedida dos implantes.