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Publicado em: 06/03/2014

Nanotecnologia para fortalecer o esqueleto humano

Elena Mandarim

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O grupo realizou inúmeras reações com hidroxiapatita         para conseguir produzi-la em escala nanométrica

Entre curtos, longos e chatos, mais de 200 ossos compõem o esqueleto humano de um adulto. A estrutura óssea não só dá sustentabilidade ao corpo, como também protege os órgãos vitais e participa da produção de células sanguíneas. Outra função pouco conhecida, mas não menos importante, é que o tecido ósseo funciona como um grande reservatório de hidroxiapatita, que armazena o cálcio, um íon fundamental para diversas atividades fisiológicas do organismo, como contração muscular, transmissão de impulsos elétricos, controle hormonal, entre tantas outras. É assim que funciona: quando os níveis de cálcio no sangue estão baixos, um grupo de células ósseas lança alguns desses íons armazenados nos ossos para a corrente sanguínea e vice-versa.

Tudo funciona em perfeita harmonia, até que o processo de envelhecimento do corpo humano e alguns hábitos de vida, como o tabagismo, interferem nesse equilíbrio e desencadeiam um processo fisiológico chamado de osteopenia. Em outras palavras, consiste na diminuição da densidade mineral nos ossos, principalmente pela carência de cálcio, sendo uma condição precursora para a osteoporose. Como muita gente sabe, osteoporose é uma doença grave, mais comum em mulheres, que se caracteriza pela perda de massa óssea, levando à fraqueza dos ossos e ao aumento do risco de fraturas. 

Tal realidade se apresenta como um desafio para a medicina moderna, já que com o aumento da expectativa da vida humana, as doenças degenerativas se tornam mais frequentes e mais graves, a exemplo da própria osteoporose. Para se ter uma ideia, estima-se que, nos próximos 50 anos, triplique o número de pessoas com idade entre 65 e 85 anos e, com isso, haja um proporcional aumento dos casos da doença. Em relação ao esqueleto humano, outros problemas preocupam, como os traumas decorrentes de acidentes e alguns tipos de câncer, que provocam uma significativa perda de massa óssea. Como forma de auxiliar a regeneração óssea, o engenheiro químico Fabio Moysés Lins Dantas, do Instituto Nacional de Tecnologia (INT), liderou a pesquisa que desenvolveu um composto de hidroxiapatita nanoestruturada. Essa pesquisa também contou com o apoio dos pesquisadores Alexandre Rossi, do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), José Mauro Granjeiros, da Universidade Federal Fluminense (UFF), e da empresa Polimera.

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Material de hidroxiapatita manométrica em pó para ser usada        na produção de outros compostos, como os géis injetáveis

Sua principal finalidade é o preenchimento ósseo em geral, seja para aplicações médicas ou odontológicas. O projeto recebeu recursos do edital de Apoio à Inovação Tecnológica no Rio de Janeiro, da FAPERJ. "Já existem métodos de adsorver substâncias ativas de hidroxiapatita, permitindo que sejam liberadas e metabolizadas no organismo com a função de auxiliar da regeneração óssea. Nossa grande novidade foi controlar precisamente esse processo em escala nanométrica, com o objetivo de criar um produto inteligente que possa estimular o crescimento de ossos de forma rápida e eficiente. Os resultados experimentais foram tão promissores, que foi solicitado o pedido de patente do processo", comemora o pesquisador.

Segundo Dantas, a ideia surgiu ao constatar que ainda é muito questionável a tecnologia utilizada para produzir os principais substitutos ósseos disponíveis no mercado. "Isso faz com que o tempo de reintegração do tecido ósseo danificado, que nem sempre ocorre, seja muito lento. Se a parte lesionada for extensa ou se compromete a anatomia do corpo, esse longo período de recuperação é ainda mais penoso para o paciente”, relata o engenheiro.

Dantas afirma que teve ainda outra motivação para a pesquisa. “O Brasil tem uma atuação pouco expressiva na produção de substâncias ativas para a regeneração de tecidos. Somos muito dependentes de produtos importados nessa área. Nosso objetivo é oferecer um produto nacional de excelência, que possa ser competitivo com os similares importados.” Em seu projeto, Dantas fez inúmeras reações com a hidroxiapatita, com o objetivo de chegar a um protocolo ideal que fornecesse cristais nanométricos, de tamanhos homogêneos e que se dispersam com facilidade. Tais características são importantes para facilitar a manipulação clínica da hidroxiapatita, permitindo criar diferentes produtos, como os géis injetáveis que se destinam a aplicação no local da lesão. Estes, resumidamente, consistem em cristais nanométricos de hidroxiapatita envolvidos com uma nanocápsula formada por um biomaterial, neste caso um biopolímero. “A vantagem de usar cristais nanométricos é a facilidade na absorção da substância ativa, o que garante maior eficiência e rapidez na osteointegração. Mas, para isso, tivemos que desenvolver uma reação capaz de diminuir o processo de aglutinação dos cristais e estabilizá-lo.”

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Microfotografia mostrando os nanocristais de         hidroxiapatita produzidos de forma homogênea

O nanocomposto de hidroxiapatita poderá ser utilizado de forma local ou associado a outras funções. No primeiro caso, a substância pode ser aplicada com sangue do paciente diretamente na matriz óssea. Um exemplo é aplicar na mandíbula do paciente quando esta está danificada e precisa ser recuperada para proceder com a colocação de implantes dentários. Já no segundo caso, o novo composto poderá ser usado associado a fármacos que controlem patologias ou infecções ósseas, como câncer ou osteomielite. Neste caso, a vantagem é controlar a doença e ainda promover uma rápida recuperação do tecido danificado durante o período da enfermidade. Para o pesquisador, a biomedicina está se desenvolvendo cada vez mais rápido para se tornar uma verdadeira "fábrica" de órgãos.

Talvez, em algumas décadas, alguém que estiver com um pulmão prejudicado, por exemplo, poderá substituí-lo por um “novo” para reparar as partes danificadas. “Embora pareça ficção científica, este é um prognóstico do que a engenharia de tecidos será capaz de realizar. Atualmente, laboratórios já produzem tanto partes simples do corpo humano, como pele e cartilagem, quanto biomateriais capazes de se integrar aos tecidos para ajudar na sua recuperação. Nesse sentido, estamos seguindo essa tendência e para poder oferecer, em breve, um produto que junte tecnologia e preço acessível”, conclui Dantas.