Notícia

Engenharia de tecidos em ortopedia: conceitos atuais

Reprodução, Wikimedia Commons

Fonte

The Journal of Bone & Joint Surgery

Data

segunda-feira, 11 julho 2016 19:45

Áreas

Biomecânica. Biotecnologia. Engenharia Biomédica. Ortopedia.

A engenharia de tecidos é o ramo da ciência que visa formar tecidos para tratar determinadas doenças. Na área da ortopedia, certos problemas apresentam uma solução biológica limitada como, por exemplo, a não consolidação de fraturas, a necrose óssea e a lesão de cartilagem. Na edição de 6 julho de 2016, da revista científica The Journal of Bone and Joint Surgery, volume 98, edição 13 os pesquisadores Dr. Alexander Tartara e Dr. Antonio Mikos, do Departamento de Bioengenharia da Rice University em Houston (Texas, Estados Unidos) publicaram um artigo sobre os conceitos atuais da engenharia de tecidos na ortopedia. Basicamente, a engenharia de tcidos possui três modos para formar tecidos: scaffolds (ou arcabouços), sinais e células, e estes. podem ser aplicados de modo independente ou combinados

Scaffolds

Scaffolds são biomateriais citocompatíveis nos quais as células aderem  e/ou são trocadas com a matriz extracelular para produzir tecidos vivos semelhantes ao original. Scaffolds podem ser simples (osso autólogo morselizado) ou complexos (injetáveis, como o hidrogel sintético capaz de mineralizar in situ). Quanto à composição do material, os scaffolds podem ser divididos em: metálicos, cerâmicos ou poliméricos. Quanto à fonte, podem ser derivados naturais (quitosana, colágeno e hialuronato) ou sinteticamente fabricados. Quanto à capacidade de degradar-se podem ser reabsorvíveis ou não reabsorvíveis. Esse aspecto é crucial para que haja tempo hábil para crescimento do novo tecido. Se o material é absorvido rapidamente, comprometerá esse crescimento e poderá tornar-se um corpo estranho.

Na ortopedia é fundamental que as propriedades mecânicas e a durabilidade dos scaffolds sejam levadas em consideração. Os scaffolds podem ainda ter a capacidade de osteoindução (permite crescimento ósseo) e osteocondução (promove crescimento ósseo em um defeito, que do contrário não cicatrizaria, como uma matriz óssea desmineralizada).

Sinais

Podem ser internos ou externos, derivados de fatores ambientais que podem influenciar a regeneração dos tecidos. No caso dos scaffolds esses sinais podem ser catalogados em subcategorias ou vias: biológica, química, mecânica e elétrica. Um sinal biológico conhecido é o fator de crescimento ósseo (rhBMP-2), porém pode ocasionar malignização celular. Outro fator biológico conhecido é o plasma rico em plaquetas (PRP), porém sua forma de preparação ideal e a capacidade de regeneração tecidual permanecem incertas. Vias químicas, como o uso de estatinas ou terapia com bifosfonados podem ser utilizados na regeneração óssea. Outro exemplo são os antibióticos que podem atuar localmente e estimular a cicatrização. Vias mecânicas, como a osteogênese por distração, podem ser potencializadas com scaffolds que influenciariam a diferenciação das células mesenquimais numa linhagem celular especifica. As vias elétricas têm sido aplicadas para inervação de neotecidos.

Células

As células podem ser recrutadas dentro de um scaffold implantado por diferentes métodos como liberação de quemoquinas, osteoindução ou osteocondução. As mais conhecidas são as células tronco mesenquimais que, dependendo do ambiente, podem diferenciar-se em osteoblastos, condroblastos, mioblastos ou tenócitos, assim como qualquer outro tipo de célula adulta. As fontes mais comuns são os aspirados de medula óssea (esterno e iliaco), células de tecido adiposo, células derivadas do líquido amniótico, pele, periósteo e sangue do cordão umbilical. O principal efeito dessas células é estrutural, ou seja, preencher o defeito com um arcabouço celular. Problemas imunológicos, rejeição e transmissão de doenças foram relatados em alguns casos.

Futuro

A realização de estudos clínicos com amostra compatível, presença de grupo-controle e aprovação das terapias pelas leis regulatórias poderão facilitar o acesso e diminuir o custo das soluções de engenharia de tecidos. Interação entre materiais e tecidos biológicos como a técnica do bioprinting, materiais com biofilmes que protegem contra infecções e com potencial osteoindutor e condutor poderão melhorar os resultados clínicos nessa área.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Fonte: The Journal of Bone & Joint Surgery. Imagem: Reprodução, Wikimedia Commons.

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