O DNA pode ajudar a estimular a cicatrização óssea de maneira localizada e direcionada, por exemplo, após uma fratura complicada ou após perda severa de tecido após cirurgia. Isso foi demonstrado por pesquisadores da Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU), da Universidade de Leipzig, da Universidade de Aveiro (Portugal) e do Fraunhofer Institute for Microstructure of Materials and Systems IMWS em Halle. Eles desenvolveram um novo processo no qual revestem materiais de implantes com um biomaterial ativado por genes que induz células-tronco a produzir tecido ósseo. Suas descobertas foram publicadas na revista Materiais Avançados de Saúde.
Ossos são um exemplo fascinante da capacidade do corpo de se regenerar. Eles são capazes de recuperar a funcionalidade total – mesmo após uma fratura – graças à sua capacidade de formar tecido novo e resistente no local da fratura. “No entanto, quando se trata de fraturas complicadas ou grandes perdas de tecido, mesmo o poder de autocura de um osso é insuficiente”, explica o professor Thomas Groth, chefe do grupo de pesquisa de materiais biomédicos do Instituto de Farmácia da MLU. “Nesses casos, os implantes são necessários para estabilizar o osso, substituir partes das articulações ou colmatar defeitos maiores com materiais degradáveis.” O sucesso de tais implantes depende em grande parte de quão bem eles são incorporados ao osso. Esforços crescentes foram feitos nos últimos anos para apoiar esse processo, revestindo implantes com materiais bioativos para ativar células ósseas e células-tronco mesenquimais.
As células-tronco mesenquimais são capazes de gerar diferentes tipos de tecido, no entanto, ativá-las para regenerar especificamente o osso pode ser particularmente desafiador. Nesses casos, uma matriz extracelular desempenha um papel crucial. “O tecido entre as células ósseas é composto de colágeno e sulfato de condroitina, entre outras coisas”, explica Groth. “Ele pode ser replicado artificialmente e aplicado na superfície dos implantes para torná-los bioativos”. Isso garante que os implantes sejam melhor incorporados e tenham menos chances de serem rejeitados pelo organismo. Drogas e ativadores também podem ser adicionados à matriz extracelular artificial para estimular o crescimento ósseo. Um desses ativadores é a proteína BMP-2, que já está sendo usada em fusões da coluna vertebral ou para tratar fraturas complicadas que não cicatrizam. No entanto, estudos mostraram que a alta dose de BMP-2 necessária pode levar à formação descontrolada de tecido ósseo no músculo circundante, bem como a outros efeitos colaterais indesejáveis.
Os investigadores de Halle, Leipzig e Aveiro propõem, assim, um procedimento que estimula as células estaminais de forma mais direcionada e provoca significativamente menos efeitos secundários. Uma coisa em que eles estão focando é melhorar o design da matriz extracelular. Eles usam uma tecnologia especial camada por camada para aplicar o biomaterial ao implante. Isso permite que eles controlem sua composição, estrutura e propriedades no nível nano. “É um processo sofisticado que aperfeiçoamos na MLU em colaboração com Fraunhofer IMWS”, explica Thomas Groth.
Esse design em nível nano é necessário para funcionalizar o biomaterial; aqui eles contam com a experiência do colega Dr. Christian Wölk, de Leipzig. Em vez de incorporar grandes quantidades de BMP-2 diretamente no biofilme e arriscar uma liberação descontrolada, ele empacota fragmentos de DNA em nanopartículas lipídicas que atuam como recipientes de transporte. Somente após a inserção do implante é que o DNA migra para as células do tecido ósseo e as estimula a produzir BMP-2. Isso, por sua vez, ativa as células-tronco formadoras de osso.
“Imitar a matriz extracelular como um revestimento de superfície de película fina e funcionalizá-la com nanopartículas é um marco na pesquisa de materiais farmacêuticos”, explica Thomas Groth. “O DNA pode ser liberado de maneira direcionada e limita a estimulação do crescimento do tecido em relação ao tempo e local, sem causar efeitos colaterais indesejáveis”. Segundo Groth, o método também é fundamentalmente adequado para o transporte de mRNA e, assim, amplia as possibilidades da medicina regenerativa – não apenas no campo da formação óssea, mas também para outras aplicações terapêuticas.
Com informações de Science Daily.
