Enxertos ósseos e implantes à base de titânio continuam sendo o padrão para estabilização de fraturas ósseas graves, mas são caros de produzir e difíceis de personalizar para cada paciente. E, embora a impressão 3D tenha aberto as portas para soluções mais personalizadas, ela ainda demanda tempo e recursos significativos.
Buscando uma opção mais rápida e acessível, pesquisadores da Universidade Sungkyunkwan, na Coreia, estão desenvolvendo uma técnica que pode criar implantes ósseos específicos para cada paciente sem os altos custos ou atrasos dos métodos tradicionais. O estudo foi divulgado no jornal científico Device.
A “pistola de cicatrização óssea” se assemelha a uma impressora 3D portátil, mas, em vez de plástico, ela extruda estruturas de polímero biodegradável diretamente sobre ossos quebrados durante uma cirurgia. O dispositivo derrete “balas” de polímeros especiais a uma temperatura segura de 60 °C, fria o suficiente para proteger o tecido circundante, enquanto forma uma estrutura personalizada para o crescimento de novos ossos.
Jung Seung Lee, pesquisador de engenharia biomédica da universidade e sua equipe construíram uma ferramenta que extruda um filamento biocompatível que endurece rapidamente, formando uma estrutura, mantendo o osso no lugar e promovendo a cicatrização natural sem o custo e o atraso dos implantes tradicionais.
Temperatura segura e biodegradação controlada
Criar um bastão de cola quente que pudesse reparar ossos provou ser uma tarefa árdua para a equipe de Lee. A cola quente padrão derrete a mais de 100 °C – temperatura muito alta para tecido vivo. O material também teve que endurecer com resistência semelhante à do osso natural e se decompor gradualmente para que o novo osso pudesse substituí-lo. Esses três desafios – temperatura segura, resistência semelhante à do osso e biodegradação controlada – orientaram o projeto da estrutura de cicatrização óssea.
A equipe testou diversas misturas antes de encontrar a ideal: uma combinação de policaprolactona, um termoplástico aprovado pela FDA que se decompõe com segurança no corpo em poucos meses, com hidroxiapatita, um mineral que auxilia no crescimento de novos ossos.
Após ajustar as proporções, eles obtiveram uma mistura que derrete a uma temperatura moderada de 60 °C, adere firmemente ao osso, permanece forte durante a cicatrização e se degrada gradualmente à medida que o tecido natural a substitui.
Resultados dos primeiros testes
Com os pellets de cicatrização óssea aperfeiçoados, a equipe de Lee passou a realizar testes em animais, usando o dispositivo em coelhos com fêmures fraturados. Aqueles tratados com a pistola de cicatrização se recuperaram mais rapidamente do que os coelhos tratados com cimento ósseo padrão, uma opção comercial comum.
No entanto, a lenta degradação do material impediu a restauração completa das fraturas, destacando a necessidade de mais refinamento antes do início dos testes em humanos. Lee agora busca acelerar a degradação e adicionar antibióticos à mistura para que o implante possa liberar gradualmente medicamentos que combatem infecções durante a cicatrização.
Outro desafio é a capacidade de suportar carga. Coelhos são leves, então o que funciona para eles pode não funcionar em humanos. Portanto, o cientista observa que testes em animais maiores serão necessários para garantir a segurança a longo prazo.
Há também a questão da habilidade, já que a pistola de cura funciona como uma pistola de cola quente avançada, mas a precisão é fundamental. Por esta razão, os cientistas observam que cirurgiões precisarão de treinamento para usar a ferramenta de forma eficaz e consistente antes que ela possa ser aplicada em procedimentos humanos.
