{"id":11936,"date":"2020-06-16T14:05:06","date_gmt":"2020-06-16T17:05:06","guid":{"rendered":"http:\/\/portal.eesc.usp.br\/comunicacao\/?p=11936"},"modified":"2020-11-17T18:54:56","modified_gmt":"2020-11-17T21:54:56","slug":"cientistas-barateiam-enxerto-osseo-feito-com-casulo-do-bicho-da-seda","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/?p=11936","title":{"rendered":"Cientistas barateiam enxerto \u00f3sseo feito com casulo do bicho-da-seda"},"content":{"rendered":"

Encontrar o material que mais se assemelha \u00e0 estrutura de um osso, com o menor custo poss\u00edvel, \u00e9 o desafio que motiva centenas de cientistas a estudarem novas alternativas para o desenvolvimento de enxertos \u00f3sseos. Para reduzir as chances de rejei\u00e7\u00e3o do organismo, o produto deve ser resistente, biodegrad\u00e1vel e biocompat\u00edvel, facilitando a forma\u00e7\u00e3o de vasos sangu\u00edneos e a multiplica\u00e7\u00e3o das c\u00e9lulas. Na USP, em S\u00e3o Carlos, pesquisadores produziram um biomaterial que re\u00fane todos esses elementos utilizando uma t\u00e9cnica mais simples, r\u00e1pida e barata que as dispon\u00edveis no mercado.<\/p>\n

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Prote\u00edna extra\u00edda do casulo do bicho-da-seda \u00e9 utilizada para produ\u00e7\u00e3o de enxerto \u00f3sseo. Foto: Pixabay<\/figcaption><\/figure>\n

O material proposto pelos cientistas combina hidroxiapatita (fosfato de c\u00e1lcio) com uma prote\u00edna encontrada no casulo do bicho-da-seda, a fibro\u00edna. A mistura possui caracter\u00edsticas qu\u00edmicas e estruturais pr\u00f3ximas \u00e0s dos ossos trabeculares, que s\u00e3o encontrados no interior dos ossos longos e representam cerca de 20% do esqueleto humano. O diferencial da tecnologia \u00e9 a forma como ela foi obtida, por meio de uma t\u00e9cnica chamada co-precipita\u00e7\u00e3o. No m\u00e9todo, a fibro\u00edna da seda \u00e9 dissolvida em uma solu\u00e7\u00e3o l\u00edquida com c\u00e1lcio, principal componente da hidroxiapatita. Ent\u00e3o, amostras de fosfato s\u00e3o adicionadas \u00e0 mistura e, ap\u00f3s algumas rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas, o material \u00e9 seco e prensado em forma de blocos, com a hidroxiapatita j\u00e1 incorporada \u00e0 fibro\u00edna da seda.<\/p>\n

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Desenvolvido no IQSC, m\u00e9todo \u00e9 mais simples, r\u00e1pido e pode reduzir em at\u00e9 25% o custo de produ\u00e7\u00e3o do biomaterial. Foto: Daniela Vieira<\/figcaption><\/figure>\n

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\nTodas essas etapas s\u00e3o realizadas a temperatura ambiente e levam cerca de 24 horas para formarem alguns blocos. \u201cA metodologia de fabrica\u00e7\u00e3o \u00e9 simples, r\u00e1pida e n\u00e3o utiliza altas temperaturas para sua execu\u00e7\u00e3o, como acontece nos m\u00e9todos convencionais, tornando o processo econ\u00f4mico e sustent\u00e1vel. Temos certeza que o custo de produ\u00e7\u00e3o ser\u00e1 menor, ainda mais pela mat\u00e9ria prima que utilizamos, a fibro\u00edna de seda \u00e9 super acess\u00edvel\u201d, explica Daniela Vieira, autora da pesquisa, que foi realizada no \u00e2mbito do Programa de P\u00f3s-Gradua\u00e7\u00e3o em Bioengenharia da USP, oferecido em conjunto pela Escola de Engenharia de S\u00e3o Carlos (EESC), Instituto de Qu\u00edmica de S\u00e3o Carlos (IQSC) e Faculdade de Medicina de Ribeir\u00e3o Preto (FMRP).<\/p>\n

Diversos trabalhos cient\u00edficos realizados atualmente estudam a combina\u00e7\u00e3o de hidroxiapatita e fibro\u00edna de seda, mas em diferentes formatos, como gel e esponjas, que possuem texturas menos resistentes em compara\u00e7\u00e3o com os blocos desenvolvidos. Al\u00e9m disso, na maioria das pesquisas s\u00e3o utilizadas t\u00e9cnicas \u201csecas\u201d (rea\u00e7\u00f5es no estado s\u00f3lido) de produ\u00e7\u00e3o, que demandam constante e elevado aquecimento t\u00e9rmico, com temperaturas que alcan\u00e7am os 1.200 graus Celsius, acarretando aumento no custo final do material, que pode ficar at\u00e9 25% maior. Esse procedimento tamb\u00e9m aumenta o tempo de fabrica\u00e7\u00e3o do produto, podendo levar aproximadamente quatro dias para que um \u00fanico bloco seja finalizado. Outra vantagem dos chamados \u201cm\u00e9todos \u00famidos\u201d, como o proposto por Daniela, \u00e9 que eles apresentam melhor controle da morfologia e dos tamanhos das part\u00edculas formadas.<\/p>\n

Apesar da t\u00e9cnica inovadora, os cientistas se preocuparam em desenvolver um m\u00e9todo de produ\u00e7\u00e3o mais barato que n\u00e3o comprometesse a efici\u00eancia do produto final. Nesse sentido, testes iniciais realizados com c\u00e9lulas de hamster na Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos da USP, em Pirassununga (SP), mostraram que a combina\u00e7\u00e3o \u00e9 promissora. \u201cN\u00f3s conclu\u00edmos que o material n\u00e3o \u00e9 t\u00f3xico, ent\u00e3o ele pode estar em contato com humanos e animais. Tamb\u00e9m constatamos sua habilidade de formar apatita (o principal mineral dos ossos), que permite que ele seja incorporado ao osso danificado, favorecendo o crescimento de um novo tecido ao redor e entre os poros do material\u201d, afirma Daniela, que foi orientada pelo professor S\u00e9rgio A. Yoshioka do IQSC.<\/p>\n

O docente revela que o novo biomaterial tamb\u00e9m j\u00e1 come\u00e7ou a ser testado em camundongos, e os dados preliminares t\u00eam mostrado efic\u00e1cia. O especialista produzir\u00e1 ainda cerca de 100 blocos para a realiza\u00e7\u00e3o de testes complementares, que dever\u00e3o ser aplicados futuramente em porcos e bois. A estimativa \u00e9 de que o produto esteja dispon\u00edvel no mercado em um ano, para uso veterin\u00e1rio, e em dois, para utiliza\u00e7\u00e3o em humanos. Para agilizar esse processo, foi firmada uma parceria com a iniciativa privada para a finaliza\u00e7\u00e3o e comercializa\u00e7\u00e3o do enxerto, que ficar\u00e1 por conta da JHS Biomateriais S.A., de Sabar\u00e1 (MG), que financiou parte do trabalho e ofereceu uma bolsa de estudos de tr\u00eas meses para Daniela durante a realiza\u00e7\u00e3o da pesquisa, defendida em seu mestrado na USP. A cientista tamb\u00e9m foi bolsista da Coordena\u00e7\u00e3o de Aperfei\u00e7oamento de Pessoal de N\u00edvel Superior (CAPES).<\/p>\n

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Blocos desenvolvidos na USP. Foto: Henrique Fontes\/IQSC<\/figcaption><\/figure>\n

Os bons resultados apresentados pelo biomaterial at\u00e9 o momento tamb\u00e9m se devem ao fato de ele ter demonstrado alto \u00edndice de porosidade, com n\u00edveis de at\u00e9 70%. Essa caracter\u00edstica permite a distribui\u00e7\u00e3o de oxig\u00eanio e nutrientes pelo composto, facilitando a integra\u00e7\u00e3o vascular e a incorpora\u00e7\u00e3o das c\u00e9lulas \u00f3sseas presentes no local de implanta\u00e7\u00e3o do enxerto. A expectativa dos cientistas \u00e9 de que o material ajudar\u00e1 na forma\u00e7\u00e3o de um novo tecido, estimulando a produ\u00e7\u00e3o celular e, com o tempo, ir\u00e1 se degradar no organismo. Todo esse processo pode durar de 3 a 12 meses, dependendo do paciente e da complexidade do dano sofrido.<\/p>\n

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Morfologia t\u00edpica dos ossos. Foto: Disserta\u00e7\u00e3o\/Daniela Vieira<\/figcaption><\/figure>\n

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\nEm busca da combina\u00e7\u00e3o perfeita<\/strong>\u00a0– Amplamente explorada em aplica\u00e7\u00f5es m\u00e9dicas, a hidroxiapatita se destaca por sua bioatividade, estabilidade sob condi\u00e7\u00f5es fisiol\u00f3gicas, degrada\u00e7\u00e3o no corpo humano e, como j\u00e1 mencionado, por sua porosidade. O composto possui estrutura qu\u00edmica semelhante ao componente mineral dos ossos e de outros tecidos r\u00edgidos, como dentes e cartilagens, sendo um material indicado para casos em que \u00e9 preciso promover o crescimento e desenvolvimento de c\u00e9lulas, como na regenera\u00e7\u00e3o \u00f3ssea.<\/p>\n

No entanto, uma grande dificuldade enfrentada pelos pesquisadores \u00e9 a utiliza\u00e7\u00e3o de Hidroxiapatita como biomaterial implantado em \u00e1reas que precisam de grande esfor\u00e7o, como quadris e joelhos, pois ela apresenta fragilidade e baixa resist\u00eancia. Diante disso, os cientistas da USP precisavam de um material que pudesse sanar essa defici\u00eancia, e identificaram a solu\u00e7\u00e3o na \u201ccasa\u201d de um bichinho bem peculiar – no casulo da larva da mariposa, popularmente conhecida como bicho-da-seda (Bombyx mori). O animal produz a fibro\u00edna, pol\u00edmero de alta dureza e resist\u00eancia e que foi adotado pelos pesquisadores em conjunto com a hidroxiapatita. Para a realiza\u00e7\u00e3o do estudo, centenas de casulos foram doados pela empresa Fia\u00e7\u00e3o de Seda Bratac S.A., situada em Bastos (SP).<\/p>\n

\u201cA jun\u00e7\u00e3o de dois biomateriais diferentes para formar um biocomp\u00f3sito visou aproxim\u00e1-lo o m\u00e1ximo poss\u00edvel da composi\u00e7\u00e3o \u00f3ssea, permitindo o aumento da resist\u00eancia mec\u00e2nica e do potencial de osteoindu\u00e7\u00e3o (capacidade de induzir a forma\u00e7\u00e3o de tecido). Nossa ideia foi utilizar a fibro\u00edna da seda como uma \u2018cola\u2019, embora alguns estudos tamb\u00e9m indicam sua capacidade de auxiliar na migra\u00e7\u00e3o celular.\u201d, afirma Daniela, que atualmente realiza doutorado na Universidade McGill, em Montreal, no Canad\u00e1.<\/p>\n

Antiga aliada da medicina<\/strong>\u00a0– Produzida na gl\u00e2ndula posterior do bicho-da-seda, a seda \u00e9 historicamente conhecida por suas caracter\u00edsticas \u00fanicas, principalmente a resist\u00eancia mec\u00e2nica. M\u00e9dicos e cirurgi\u00f5es a utilizam h\u00e1 s\u00e9culos como material de sutura, e, recentemente, ela vem ganhando destaque como biomaterial. Suas excelentes propriedades, como biocompatibilidade, facilidade de modifica\u00e7\u00e3o qu\u00edmica, baixa taxa de degrada\u00e7\u00e3o, termoestabilidade e habilidade de ser processada em diferentes formatos, a credenciam como um material de grande interesse biotecnol\u00f3gico.<\/p>\n

Segundo os pesquisadores, biomateriais que promovem e auxiliam a regenera\u00e7\u00e3o \u00f3ssea t\u00eam sido o principal foco de pesquisas da \u00e1rea de engenharia tecidual, com destaque para os biocomp\u00f3sitos produzidos a partir de cer\u00e2micas, como a hidroxiapatita, e de pol\u00edmeros, como a fibro\u00edna. Nas \u00faltimas d\u00e9cadas, a demanda por substitutos sint\u00e9ticos cresceu em ritmo acelerado devido ao aumento do n\u00famero de traumas causados por acidentes e defeitos inerentes a doen\u00e7as e ao envelhecimento da popula\u00e7\u00e3o. De acordo com os especialistas, estima-se que em 2020 ser\u00e3o realizadas no mundo 6,6 milh\u00f5es de cirurgias ortop\u00e9dicas para reparo de defeitos \u00f3sseos provenientes de fraturas, doen\u00e7as ou m\u00e1 forma\u00e7\u00e3o. As maiores demandas s\u00e3o para as \u00e1reas craniana, dental, maxilo facial, ortop\u00e9dicas e de coluna. No Brasil, somente em 2019 foram efetuadas 1.768 cirurgias decorrentes de traumas ortop\u00e9dicos, segundo o Instituto Nacional de Traumatologia e Ortopedia (INTO).<\/p>\n

Daniela e S\u00e9rgio afirmam que o novo material desenvolvido na USP tamb\u00e9m pode ser aproveitado em outras aplica\u00e7\u00f5es m\u00e9dicas, como em reparos de cartilagens e pele, desde que sejam realizadas altera\u00e7\u00f5es em sua parte f\u00edsica, buscando a viscosidade e o formato adequados. A tecnologia tamb\u00e9m pode ser utilizada como fertilizante para libera\u00e7\u00e3o controlada de c\u00e1lcio e fosfato para plantas, sem presen\u00e7a de contaminantes prejudiciais aos vegetais, ou ainda como material para produ\u00e7\u00e3o de placas cer\u00e2micas em substitui\u00e7\u00e3o a materiais met\u00e1licos.<\/p>\n

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Daniela desenvolveu t\u00e9cnica que barateia a fabrica\u00e7\u00e3o de enxerto \u00f3sseo. Foto: Daniela Vieira\/Arquivo pessoal<\/figcaption><\/figure>\n

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[+] Informa\u00e7\u00e3o
\nAssessoria de Comunica\u00e7\u00e3o do IQSC
\nTels.: (16) 3373-8831\u00a0<\/p>\n

Por Henrique Fontes da Assessoria de Comunica\u00e7\u00e3o do IQSC<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Bioengenharia: com t\u00e9cnica desenvolvida na USP, blocos de enxerto \u00f3sseo podem ser produzidos em 24 horas.<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":11937,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"inline_featured_image":false,"footnotes":""},"categories":[37,163],"tags":[],"class_list":["post-11936","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-noticias","category-pesquisa","entry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/11936","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=11936"}],"version-history":[{"count":7,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/11936\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":12278,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/11936\/revisions\/12278"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/11937"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=11936"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=11936"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=11936"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}