Biomaterial termoplástico ‘Ajustado’ para aplicações médicas

Pesquisadores da Universidade de Birmingham do Reino Unido e da Universidade Duke dos EUA conseguiram "fazer o ajuste fino" de um novo biomaterial termoplástico para permitir que a taxa de degradação no corpo e suas propriedades mecânicas sejam controladas de forma independente. Um tipo de poliéster, o material foi projetado para uso em reparo de tecidos moles ou bioeletrônica flexível.

Materiais que reproduzem com sucesso a elasticidade e resistência necessárias dos tecidos biológicos, mas que também se biodegradam em uma escala de tempo apropriada, são extremamente difíceis de projetar. Isso ocorre porque a química usada para produzir as propriedades mecânicas de um material também governará normalmente a taxa na qual ele se degrada.

Esta equipe de pesquisa avançou a tecnologia, mostrando como a adição de ácido succínico - um produto encontrado naturalmente no corpo - pode ser usado para controlar a taxa de degradação.

Em um novo estudo, publicado na Nature Communications, os pesquisadores mostraram como o biomaterial de poliéster se degrada gradualmente ao longo de um período de quatro meses, com tecidos saudáveis crescendo e eventualmente substituindo o implante. Testes em ratos também foram realizados para confirmar a biocompatibilidade e segurança do material. Variando as quantidades de ácido succínico, a equipe pode controlar a taxa de penetração da água no material e, portanto, a velocidade de degradação. Normalmente, as mudanças estruturais que aumentam a velocidade de degradação causariam uma perda de resistência, mas este material foi projetado com estereoquímica específica que imita a borracha natural e permite que suas propriedades mecânicas sejam perfeitamente controladas . Isso significa que qualquer perda de força pode ser compensada por meio de ajustes estereoquímicos adequados. Este é um avanço significativo que até agora não foi alcançado em nenhum outro biomaterial degradável.

O co-autor do estudo, o professor Andrew Dove, da Universidade de Birmingham, explica:“Os tecidos biológicos são complexos, com propriedades elásticas variáveis. Esforços para produzir substitutos sintéticos que tenham as características físicas corretas e que também possam degradar o corpo vêm ocorrendo há décadas. Parte do desafio é que uma abordagem de "tamanho único" não funciona. Nossa pesquisa abre a possibilidade de implantes biológicos de engenharia com propriedades que podem ser ajustadas para cada aplicação específica. ”

O professor da Universidade Duke, Matthew Becker, que possui duas funções em química e engenharia mecânica e ciência dos materiais, observa que as comunidades de biomateriais e medicina regenerativa foram severamente limitadas a alguns materiais que carecem da diversidade de propriedades relatadas neste estudo. “Os materiais que desenvolvemos oferecem um verdadeiro avanço na busca contínua por novos biomateriais. A natureza ajustável do material o torna adequado para uma variedade de aplicações diferentes, desde substituição óssea até stents vasculares e eletrônicos vestíveis. Trabalho adicional para provar a biocompatibilidade do material e seu uso em demonstrações mais avançadas está em andamento. ”

A pesquisa foi financiada pela National Science Foundation, a John S. e James L. Knight Foundation, a European Research Foundation e o National Health and Medical Research Council da Austrália.

Enquanto isso, a tecnologia é objeto de pedidos de patentes internacionais apresentados pela University of Warwick e pela Akron University.

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