As células-tronco podem se desenvolver em muitos tipos diferentes de células no corpo. Por exemplo, quando uma pessoa é ferida, as células-tronco chegam ao local da lesão e ajudam na cicatrização de tecidos danificados. Nova nanotecnologia desenvolvida por uma equipe de pesquisadores da Texas A&M University poderia alavancar o potencial regenerativo do corpo direcionando células-tronco para formar tecido ósseo.
Akhilesh K. Gaharwar, professor associado e Presidential Impact Fellow no Departamento de Engenharia Biomédica e membro do Instituto Americano de Engenharia Médica e Biológica, lidera a equipe. Os pesquisadores desenvolveram nanopartículas de estrutura orgânica covalente 2D (COF) estáveis ​​à água que podem direcionar a diferenciação de células-tronco mesenquimais humanas em células ósseas.

Uma atenção significativa da pesquisa tem sido dada aos COFs 2D - polímeros orgânicos porosos - devido à sua cristalinidade, estrutura porosa ordenada e ajustável e alta área de superfície específica. No entanto, a dificuldade de processar COFs em materiais nanométricos - juntamente com sua baixa estabilidade - limitou sua aplicação em medicina regenerativa e entrega de medicamentos. Há necessidade de novas abordagens que forneçam a esses COFs estabilidade fisiológica suficiente, mantendo sua biocompatibilidade.

A equipe de Gaharwar melhorou a estabilidade hidrolítica (água) dos COFs integrando-os com polímeros anfifílicos, que são macromoléculas que contêm componentes hidrofóbicos e hidrofílicos. Essa abordagem, que não foi relatada anteriormente, confere dispersibilidade em água aos COFs, permitindo a aplicação biomédica dessas nanopartículas.

"Até onde sabemos, este é o primeiro relatório demonstrando a capacidade dos COFs de direcionar as células-tronco para o tecido ósseo", disse Gaharwar. "Esta nova tecnologia tem o potencial de impactar o tratamento da regeneração óssea."

Os pesquisadores descobriram que os COFs 2D não afetam a viabilidade e a proliferação de uma célula, mesmo em concentrações mais altas. Eles observaram que esses COFs 2D exibem bioatividade e direcionam as células-tronco para as células ósseas. O estudo preliminar indicou que a forma e o tamanho dessas nanopartículas podem conferir essa bioatividade, e estudos adicionais aprofundados precisam ser realizados para insights mecanísticos.

Essas nanopartículas são altamente porosas, e a equipe de Gaharwar aproveitou essa característica única para a entrega de medicamentos. Eles foram capazes de carregar uma droga osteoindutora chamada dexametasona na estrutura porosa do COF para aumentar ainda mais a formação óssea.

"Essas nanopartículas podem prolongar a entrega de medicamentos a células-tronco mesenquimais humanas, que são comumente usadas na regeneração óssea", disse Sukanya Bhunia, autor sênior do estudo e associado de pós-doutorado no departamento de engenharia biomédica. "A entrega sustentada da droga resultou em maior diferenciação de células-tronco em relação à linhagem óssea, e esta técnica pode ser usada para regeneração óssea".

Gaharwar observou que, tendo fornecido uma prova de conceito, o próximo passo da equipe em sua pesquisa será avaliar essa nanotecnologia em um modelo doente.

Essas descobertas são importantes para o projeto futuro de biomateriais que podem fornecer direções para a regeneração de tecidos e aplicações de entrega de drogas.

Os resultados foram publicados em Advanced Healthcare Materials Diário. Outros colaboradores da pesquisa são Manish Jaiswal, Kanwar Abhay Singh e Kaivalya Deo, do departamento de engenharia biomédica da Texas A&M. + Explorar mais

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