Funções biológicas e estratégias de entrega de íons para promover a indução osteogênica - Ciência e Engenharia de Materiais

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quarta-feira, 15 de dezembro de 2021

Funções biológicas e estratégias de entrega de íons para promover a indução osteogênica

     



Resumo: Este artigo faz uma revisão das metodologias utilizadas para introduzir íons inorgânicos em biomateriais, destaca os efeitos terapêuticos relacionados a esses íons e o papel dos biomateriais na liberação desses íons.


Os ossos são órgãos complexos cuja função é manter a estabilidade corporal e oferecer proteção aos órgãos internos. Doenças e lesões traumáticas podem afetar as funções ósseas, portanto é muito importante tratar recuperar essas funções de maneira rápida e eficiente. O uso de transplantes autógenos, que são aqueles extraídos do próprio paciente, é o “padrão ouro” no quesito de recuperação de funções, porém sua baixa disponibilidade e risco de transmissão de doenças limita o seu uso. Nessas condições o desenvolvimento de enxertos sintéticos tem grande importância no desenvolvimento de tratamentos com desempenhos similares aos autógenos sem os riscos associados.


Dentro os tipos de materiais utilizados para a incorporação de íons estão as cerâmicas, que tem como vantagens a grande semelhança de alguns compostos, como a hidroxiapatita, com os materiais encontrados em ossos naturais. Como desvantagem desses materiais está a sua baixa taxa de degradação e reabsorção devido a sua alta cristalinidade.


Entre os polímeros mais utilizados para aplicação biomédica estão os polissacarídeos como alginato e proteínas naturais como o colágeno, porém alguns tipos de polímeros são menos suscetíveis a incorporar íons em sua composição.


Os metais são mais suscetíveis a incorporação de íons, que geralmente são metálicos também, devido à natureza metálica de ambos materiais. Contudo as interações entre os íons liberados e o ambiente úmido em que se encontram podem levar a problemas de corrosão que precisam ser controlados.


Alguns íons que normalmente são adicionados fazem parte da composição natural dos ossos. A adição de íons de Ca2+, Cu2+, Sr2+, Mg2+, Zn2+, e B3+ em biomateriais causou uma melhoria na osteogênese e uma melhor regeneração óssea em geral. Entre alguns efeitos, a adição de cobre melhorou a diferenciação osteogênica em estudos in vitro. O cobalto também estimulou a angiogênese, que é o processo de formação de vasos sanguíneos, contribuindo com o processo de osteogênese. O silício apresentou efeitos significativos na mineralização óssea e na osteogênese. A figura 1 apresenta uma ilustração dos efeitos dos íons nas diferentes fase da osteoblastogênese e osteoclastogênese.


Figura 1 - Ilustração esquemática dos efeitos dos íons nas diferentes fase da osteoblastogênese e osteoclastogênese. Fonte: (BOSCH-RUÉ, DIEZ-TERCERO, et al., 2021)


Em geral, diferentes íons apresentaram efeitos diversos no processo de osteogênese e os recentes desenvolvimentos em materiais biomédicos que incorporam esses íons demonstraram um grande potencial para estimular a regeneração de tecidos ósseos, porém ainda é necessário desenvolver mecanismos para efetuar uma liberação controlada e sob demanda desses íons.




Referência:

Referência: BOSCH-RUÉ, E., DIEZ-TERCERO, L., GIORDANO-KELHOFFER, B., et al. Biological Roles and Delivery Strategies for Ions to Promote Osteogenic Induction. Frontiers in Cell and Developmental Biology. [S.l.], Frontiers Media S.A. , 14 jan. 2021


Redação: Gustavo Xavier Peres - UTFPR