Notícia

Novo biovidro reduz risco de falhas em implantes de titânio

Divulgação, CONFAP

Fonte

CONFAP

Data

sábado, 14 março 2015 10:00

Áreas

Biomecânica. Biomateriais.

Pesquisadores do Departamento de Engenharia de Materiais da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) desenvolveram um novo vidro com propriedades bioativas (biovidro) que, ao ser depositado sobre a superfície de implantes dentários e ortopédicos feitos de titânio, reduz o risco de falhas causadas por infecções bacterianas e acelera o processo de ligação dessas próteses metálicas com o tecido ósseo (osseointegração). Desenvolvido no âmbito do Centro de Ensino, Pesquisa e Inovação em Vidros (CeRTEV) – um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs), financiados pela FAPESP, o novo material e o processo de deposição dele sobre a superfície de implantes foram patenteados e já despertaram o interesse de empresas do Brasil e do exterior. “Fizemos testes in vivo [em animais] e os resultados indicaram que a fase inicial de osseointegração de implantes dentários com a superfície coberta pelo novo biovidro foi até uma vez e meia mais rápida em comparação com implantes sem a superfície coberta pelo material”, disse o Dr. Clever Ricardo Chinaglia, pós-doutorando no Departamento de Engenharia de Materiais do Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia da UFSCar, com Bolsa da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), e participante do projeto. De acordo com Chinaglia, o novo material, denominado informalmente de F18, é composto por sílica, cálcio, sódio, potássio, magnésio e fósforo, e possui as propriedades de acelerar a formação de tecido ósseo (osteoindutor), controlar inflamações (ação anti-inflamatória) e facilitar a formação de vasos sanguíneos (angiogênica) encontradas em determinados organismos vivos como o ser humano, por exemplo. Uma das principais diferenças dele em relação ao 45S5 – o primeiro biovidro desenvolvido no mundo, na década de 1960 – e outros vidros bioativos criados depois é que o F18 possui alguns elementos químicos que impedem sua cristalização e o tornam capaz de eliminar bactérias (bactericida). A maioria dos biovidros existentes hoje apenas detém a proliferação de determinados tipos de bactérias (são bacteriostáticos). Pelo fato de não cristalizar facilmente, pode-se obter o material na forma de fibras longas e flexíveis (fibras bioativas) – que, segundo os pesquisadores, são as únicas fibras de biovidro existentes no mundo – além de outras formas complexas tridimensionais (3D). Além disso, também é possível moer o material e obter partículas com granulometria da ordem de mícrons ou sub-mícrons que podem ser fixadas à superfície de implantes de titânio, fazendo com que ele seja biofuncionalizado, ou seja, apresente funções bioativas encontradas somente em determinados organismos vivos, como a capacidade de induzir a formação de tecido ósseo e de vasos sanguíneos. Ao serem implantadas, as partículas de biovidro na superfície das próteses de titânio começam a se dissolver e a liberar íons importantes para a osseointegração, desaparecendo totalmente após o término dos estágios iniciais do processo – que levam de 7 a 10 dias –, explicou Chinaglia. Além de acelerar o processo de osseointegração, por ser bactericida o novo material também impede a fixação de bactérias na superfície de implantes, reduzindo a formação de biofilme – uma estrutura complexa, criada pelas bactérias, de difícil controle e tratamento – e gerando um ambiente no local da colocação do implante livre desses microrganismos, detalhou.

Biofuncionalização

Para depositar as partículas do novo biovidro na superfície de implantes e biofuncionalizá-los, os pesquisadores também criaram uma técnica pela qual, inicialmente, as partículas do material são dispersadas em géis específicos. Em seguida, a dispersão é aplicada na superfície de implantes, gerando uma superfície com um determinado padrão de tamanho e de distribuição de partículas. Ao serem aquecidas por diferentes métodos, as partículas fluem sem cristalizar e aderem em algumas regiões da superfície do implante. “Os processos de deposição geram uma camada descontínua de biovidro sobre a superfície de um implante, formando ilhas do material, que possibilitam que algumas áreas da superfície do implante sejam cobertas pelo biovidro e outras não”, explicou Chinaglia. A área coberta pelo biomaterial contribui para estimular a formação do novo tecido ósseo e impedir a fixação de bactérias na superfície do implante durante a fase inicial de osseointegração, detalhou Chinaglia. “As partículas do biovidro que desenvolvemos têm solubilidade maior do que o 45S5 e outros vidros bioativos. Elas começam a se dissolver já nos primeiros instantes após a implantação e são totalmente dissolvidas até o final do processo de osseointegração”, disse. “Isso evita também problemas de instabilidade na interface entre o metal e o material cerâmico, a fonte mais comum de falhas nos implantes recobertos com hidroxiapatita”, explicou. O titânio e o vidro possuem diferenças de propriedades mecânicas e térmicas que normalmente impedem a compatibilização dos dois materiais. Por isso, as tentativas de combiná-los para fabricar implantes dentários e ortopédicos feitos nas últimas décadas fracassaram, disse Chinaglia. “Foi por essas razões que a tentativa feita há 20 anos de se cobrir a superfície de implantes dentários com uma camada de hidroxiapatita fracassou e porque ainda não há no mercado um implante metálico com uma camada de material cerâmico com a função de acelerar a osseointegração”, explicou. “Testamos implantes dentários de titânio biofuncionalizados pelo biovidro em animais e não encontramos nenhum resquício do material na superfície deles após o processo de osseointegração, o que mostra que o material é totalmente reabsorvido”, afirmou. Segundo ele, as análises histomorfométricas demostraram ainda que a formação óssea sobre os implantes recobertos nas primeiras duas semanas é uma vez e meia mais rápida que nos implantes não recobertos.

Comercialização

Agora, os pesquisadores pretendem iniciar ensaios clínicos [com humanos], e algumas empresas interessadas na tecnologia – duas americanas e duas brasileiras – estão interessadas em financiá-los. Eles fundaram a spin-off Vetra, que já detém as licenças das patentes derivadas do novo material e do novo processo de deposição. A ideia é que a empresa produza e recubra a superfície de implantes dentários e ortopédicos feitos de titânio fabricados por indústrias do ramo, explicou Chinaglia. “O modelo de negócio que pensamos é baseado no fornecimento não do produto final, mas do biovidro e do processo de deposição dele sobre a superfície de implantes”, afirmou. Os pesquisadores também estão vislumbrando a possibilidade de usar fibras obtidas a partir do novo material para desenvolver membranas usadas na área de Odontologia para regeneração de tecidos ósseos e contenção de enxertos. “A composição desse novo biovidro e a sua dificuldade em se cristalizar abrem um número muito grande de possibilidades de processamento até então impensadas nessa área”, disse o Prof. Dr. Edgar Dutra Zanotto, do Departamento de Engenharia de Materiais do Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia da UFSCar e coordenador do CeRTEV. Outro produto desenvolvido e já patenteado pelos pesquisadores é uma estrutura altamente porosa (scaffold) para enxerto ósseo. “O enxerto ósseo mais utilizado no mercado hoje é feito de partículas inorgânicas de hidroxiapatita. Um enxerto usando biovidro isoladamente ou combinado com outros materiais seria muito mais eficaz no processo de regeneração tecidual”, comparou Chinaglia.

Fonte: Conselho Nacional das Fundações Estaduais de Amparo à Pesquisa (CONFAP). Imagem: Divulgação, CONFAP.

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