Fabricação e propriedades de scaffold de PLA/nano-HA com propriedades mecânicas balanceadas e funções biológicas para aplicação óssea em engenharia de tecidos - Ciência e Engenharia de Materiais

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quinta-feira, 15 de setembro de 2022

Fabricação e propriedades de scaffold de PLA/nano-HA com propriedades mecânicas balanceadas e funções biológicas para aplicação óssea em engenharia de tecidos

 Resumo: O artigo apresenta uma técnica de produção de matrizes porosas (scaffolds) de poli-ácido lático (PLA) e nanohidroxiapatita (nano-HA) através da manufatura aditiva para simular a fase orgânica e inorgânica do osso natural. Sendo avaliado por métodos de caracterização, propriedades mecânicas e atividades biológicas, apresentando uma proposta promissora para a área da reconstrução óssea.



Por muitos anos, pesquisadores da área de materiais vem trabalhando no desenvolvimento de uma alternativa para enxertos ósseos de forma artificial (ou sintética). Inicialmente, scaffolds (matrizes porosas) eram utilizadas para preenchimento da área com defeito. Porém, com o avanço da tecnologia, eles começaram a ser utilizados como um mecanismo de indução ativa para a regeneração óssea, e assim, promovendo a reconstrução do osso original. 


Atualmente, os scaffolds simulando estruturas ósseas porosas podem ser fabricados por uma variedade de métodos. Os métodos tradicionais incluem separação de fase, lixiviação de partículas, formação de espuma de gás ou liofilização, que não podem controlar o tamanho, a forma e o tamanho dos poros. No entanto, essas técnicas não produzem a estrutura precisa de um scaffold tridimensional. 


A impressão 3D (manufatura aditiva) mostra uma grande capacidade de fabricação de material e pode produzir o scaffold camada por camada de acordo com o modelagem específica de um arquivo CAD (Computer-aided engineering).

Neste estudo, nano-HA e PLA com a mesma massa (50/50) foram fabricados em scaffolds compósitos. A caracterização, propriedades mecânicas, biocompatibilidade in vitro e indutibilidade osteogênica do scaffold compósito foram sistematicamente examinadas, e mais experimentos in vivo foram realizados em modelo de defeito femoral de coelho por 3 meses. 


Os resultados mostram que os andaimes compósitos PLA/nano-HA têm boa biocompatibilidade e indução osteogênica habilidade simulando materiais orgânicos e inorgânicos no tecido ósseo, simulando o ambiente natural da matriz óssea e com potencial de transformação clínica no reparo de defeitos ósseos críticos.


 


Figura 1: Fabricação de compósitos PLA/n-HA. (a) Material seco de PLA/n-HA; (b) materiais brutos de PLA/n-HA triturados; (c e d) filamento compósito PLA/n-HA; (e) scaffolds de células compostas PLA/n-HA impressas em 3D; (f) reconstrução CT de um cilindro composto impresso em 3D; e (g) reconstrução de TC de blocos impressos em 3D (frente, diagonal, em estrutura honeycomb). Fonte: (WANG, el at. 2021).


Por fim, o artigo conclui que o material compósito de PLA/nano-HA (50/50) foi produzido através da manufatura aditiva e apresentou alta processabilidade, biocompatibilidade e alta atividade biológica, capaz de induzir crescimento ósseo in vivo. O material produzido apresentou alto potencial para implantes em defeitos ósseos e pode combinar as vantagens do método de fabricação, além de compensar as deficiências de cada material. Sendo assim, apresentando um significado promissor na área da engenharia de tecidos e aplicação de biomateriais.





Referência:
W. Wenzhao, Z. Boqing, Z. Lihong, L. Mingxin, H. Yanlong, W. Li, Z. Zhengdong, L. Jun, Z. Changchun e L., Lei. "Fabrication and properties of PLA/nano-HA composite scaffolds with balanced mechanical properties and biological functions for bone tissue engineering application" Nanotechnology Reviews, vol. 10, no. 1, 2021, pp. 1359-1373. https://doi.org/10.1515/ntrev-2021-0083


Redação: Rafael Andrade Taveira - Engenharia de Materiais - UNILA