Novo biomaterial termoplástico oferece controle preciso sobre degradação e propriedades mecânicas para aplicações médicas

Pesquisadores da Universidade de Birmingham (Reino Unido) e Universidade Duke (EUA) desenvolveram um novo poliéster termoplástico que permite controle independente sobre sua taxa de degradação in vivo e desempenho mecânico. O material é adaptado para reparo de tecidos moles e bioeletrônica flexível.

Alcançar um biomaterial que combine a elasticidade e resistência de tecidos nativos enquanto degrada em um ritmo clinicamente relevante é notoriamente desafiador. A própria química que confere resiliência mecânica frequentemente dita a cinética de degradação.

A equipe demonstrou que a incorporação de ácido succínico — um metabólito naturalmente ocorrente — fornece uma alavanca para ajustar finamente a taxa de degradação.

O estudo, publicado na Nature Communications, relata que o poliéster degrada de forma constante ao longo de quatro meses, durante os quais novo tecido infiltra e finalmente substitui o andaime. Testes in vivo em ratos confirmaram a biocompatibilidade e segurança do material. Ao modular o conteúdo de ácido succínico, os pesquisadores regularam a absorção de água e, assim, o ritmo de degradação. Importante, a estereoquímica engenheirada do material, modelada após a borracha natural, desacopla resistência mecânica da taxa de degradação, permitindo que a resistência seja preservada ou restaurada através de ajuste estereoquímico — uma capacidade sem precedentes em biomateriais degradáveis.

Professor Andrew Dove da Universidade de Birmingham, coautor do estudo, observa que tecidos biológicos exibem uma ampla gama de comportamentos elásticos. "Projetar substitutos sintéticos que combinem essas características enquanto também degradam in situ tem sido uma tarefa assustadora," diz ele. "Uma solução universal é insuficiente; nosso trabalho demonstra que implantes agora podem ser engenheirados com perfis de desempenho específicos para cada aplicação."

Professor Matthew Becker da Duke, cuja expertise abrange química, engenharia mecânica e ciência de materiais, observa que o campo de biomateriais tem sido limitado por uma seleção estreita de opções. "Nosso desenvolvimento marca um salto significativo adiante," diz ele. "A ajustabilidade do material abre portas para usos diversos — de enxertos ósseos e stents vasculares a eletrônicos vestíveis. Estamos ativamente buscando mais estudos de biocompatibilidade e demonstrações mais sofisticadas."

O financiamento foi fornecido pela National Science Foundation, John S. & James L. Knight Foundations, European Research Foundation e National Health and Medical Research Council da Austrália.

A tecnologia também é protegida por depósitos de patente internacionais da Universidade de Warwick e Universidade de Akron.