Toda vez que nos movemos, há um elemento do corpo humano crucial para garantir um movimento suave e sem dor: a cartilagem. Este tecido molda partes do corpo, como orelhas e nariz, mas também está presente nas extremidades dos ossos. Sua principal função é atuar como um componente flexível que reduz o atrito, permitindo o movimento entre as articulações.
Embora essencial, também é um elemento delicado. Nos últimos anos, pesquisas foram feitas sobre como criar cartilagem usando impressão 3D, cultivá-la a partir de células-tronco ou repará-la usando injeções de hidrogel.
Neste campo, cientistas da Northwestern University desenvolveram um material bioativo inovador capaz de regenerar cartilagem de alta qualidade nas articulações do joelho. Este avanço, que mostrou resultados promissores, pode prevenir cirurgias e tratar doenças degenerativas.
Trabalho prévios
Antes de abordar o desenvolvimento, é importante conhecer um pouco do contexto. Em 2021, pesquisadores da mesma universidade criaram uma terapia injetável que reparou tecidos e reverteu paralisia após lesões graves na medula espinhal, usando um conceito conhecido como "moléculas dançantes".
Essas moléculas consistiam em nanofibras sintéticas compostas por centenas de milhares de moléculas com informações celulares. Graças à sua estrutura química, elas estavam em movimento constante, o que lhes permitiu se conectar efetivamente com receptores celulares, também em movimento contínuo.
Quando as nanofibras conseguiram se ligar aos receptores, elas puderam imitar a matriz extracelular do tecido, o que permitiu resultados promissores tanto na regeneração da cartilagem quanto no reparo do tecido ósseo.
Progresso no tratamento
Embora o tratamento de moléculas dançantes tenha sido um avanço significativo, os pesquisadores da Northwestern demonstraram a capacidade de regenerar cartilagem de alta qualidade com o novo material bioativo. Com uma consistência emborrachada, ele é composto por uma rede molecular que imita o ambiente natural da cartilagem no corpo.
O material inclui dois componentes principais. Por um lado, um peptídeo bioativo que se liga a uma proteína essencial para o crescimento e manutenção da cartilagem, conhecida como TGFβ-1. Por outro lado, incorpora ácido hialurônico modificado, um polissacarídeo presente na cartilagem e no líquido sinovial que lubrifica as articulações.
A união do ácido hialurônico modificado e do peptídeo impulsiona a auto-organização das fibras na escala nanométrica, replicando a arquitetura natural da cartilagem. Isso estimula as células do corpo a regenerar o tecido da cartilagem, graças aos sinais bioativos emitidos pelas fibras nanométricas.
Durante os experimentos, os pesquisadores injetaram esse material em articulações danificadas de ovelhas, animais que têm cartilagem semelhante à humana, tanto em resistência quanto em dificuldade de regeneração.
Após seis meses, foram observadas evidências de reparo significativo da cartilagem, acompanhado do crescimento de biopolímeros naturais, como colágeno tipo II e proteoglicanos. Além disso, foi descoberto que, em animais menores, a regeneração da cartilagem ocorreu mais rapidamente.
Vantagens do procedimento
Segundo os pesquisadores, não apenas foi formada nova cartilagem para preencher as áreas afetadas, mas o tecido regenerado era consistentemente de qualidade superior à cartilagem de controle. Samuel I. Stupp, líder do estudo e também responsável pelo desenvolvimento das moléculas dançantes, ressaltou que esse avanço tem o potencial de substituir a atual cirurgia de microfratura.
Nessa cirurgia, são feitas microfraturas nos ossos para induzir o crescimento de nova cartilagem. No entanto, o resultado é uma fibrocartilagem, como a que forma as orelhas ou o nariz, que é mais dura e fibrosa. Em contraste, o novo biomaterial gera cartilagem hialina, semelhante à encontrada entre os ossos.
O objetivo dos pesquisadores é que esse material possa ser usado para prevenir cirurgias de substituição do joelho, tratar doenças degenerativas como osteoartrite e reparar cartilagens após lesões esportivas, produzindo cartilagem elástica e macia para as articulações.
A longo prazo, eles também buscam regenerar a cartilagem de forma menos invasiva, sem a necessidade de substituir a articulação. Os próximos passos da equipe da Northwestern incluem continuar os testes em animais grandes, cujas estruturas são semelhantes às dos humanos, para avaliar como o tecido regenerado responde ao longo do tempo e, eventualmente, determinar se o tratamento é viável em humanos.
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