Notícia

Novos avanços no entendimento da osteoporose

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Fonte

Universidade Case Western

Data

terça-feira, 17 dezembro 2019 11:00

Áreas

Biomecânica. Ortopedia.

Nova pesquisa sobre a estrutura óssea desenvolvida por cientistas das universidades Case Western Reserve, Cornell e Purdue, nos Estados Unidos, podem dar uma nova esperança aos pacientes que sofrem de osteoporose.

Durante décadas, os cientistas que estudaram a osteoporose usaram imagens de raios-X para analisar a estrutura dos ossos e identificar pontos fortes e fracos. A densidade normalmente está ligada à força óssea e, ao avaliar essa força, a maioria dos pesquisadores examina a carga que um osso pode suportar.

Mas uma equipe de pesquisa liderada pelo cientista de Cornell Dr. Christopher J. Hernandez descobriu como as chamadas “estruturas transversais”, anteriormente entendidas como itens de menor importância na estrutura interna do osso, podem ser fortalecidas para resistir aos esforços cíclicos.

O trabalho foi realizado em colaboração com a professora Dra. Clare Rimnac, da Universidade Case Western Reserve.

“A inovação aqui é entender melhor a importância de como se comportam em fadiga esses braços transversais, perpendiculares aos braços verticais principais”, disse a Dra. Clare Rimnac, professora do Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial na Universidade Case Western Reserve. “Esta pesquisa nos mostrou que, ao fazer mudanças criteriosas e às vezes relativamente simples nesses suportes, você pode estender a vida da estrutura – seja um osso ou algo como uma asa de avião”.

A Dra. Rimnac, cuja pesquisa por mais de 30 anos ajudou os fabricantes de implantes ortopédicos a melhorar o desempenho das articulações de joelho e quadril, foi convidada a participar do projeto pelo professor Hernandez. O artigo da equipe que explica suas descobertas, “Materiais micro-arquitetônicos inspirados nos ossos e com maior vida útil à fadiga”, foi publicado na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences. Também foi publicado um vídeo explicativo sobre a pesquisa:

Fadiga

O Dr. Christopher Hernandez, professor de Engenharia Mecânica e Aeroespacial e de Engenharia Biomédica da Universidade Cornell, disse que está particularmente interessado na vida em fadiga em longo prazo ou em quantos ciclos de carregamento um osso podem suportar antes que ocorra uma fratura.

Um material pode suportar uma carga operacional por muito tempo, mas em algum momento pode ocorrer uma falha abrupta, mesmo com um nível de carga não tão alto. Este é o tipo de falha que se chama “falha por fadiga”.

“Conhecemos essa propriedade de materiais [a fadiga] há 150 anos e ela está incorporada no projeto de tudo o que fazemos”, disse ele. “Mas poucos pesquisadores já fizeram esse tipo de estudo em ossos”.

A equipe usou um novo software de computador para realizar uma análise mais profunda de uma amostra de osso e uma impressora 3D para fabricar um material inspirado em ossos feito de um polímero de metacrilato de uretano. Ao variar a espessura dos apoios transversais, os pesquisadores aumentaram a vida à fadiga do material em até 100 vezes.

“O incrível é que fizemos isso adicionando muito pouco peso à estrutura impressa em 3D. Apenas aumentando a espessura dos apoios transversais em 20 ou 60 mícrons, a vida útil à fadiga pode ser aumentada de 1.000 ciclos até 100.000 ciclos. Isso é muito importante.”, concluiu a Dra. Clare Rimnac.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Case Western Reserve (em inglês).

Fonte: Mike Scott, Universidade Case Western Reserve. Imagem: Freepik.

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