{"id":42191,"date":"2022-01-17T08:05:00","date_gmt":"2022-01-17T11:05:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ufrgs.br\/jornal\/?p=42191"},"modified":"2022-01-17T09:12:15","modified_gmt":"2022-01-17T12:12:15","slug":"cimento-osseo-implantavel-de-alta-resistencia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ufrgs.br\/jornal\/cimento-osseo-implantavel-de-alta-resistencia\/","title":{"rendered":"Cimento \u00f3sseo implant\u00e1vel de alta resist\u00eancia"},"content":{"rendered":"\n

Artigo | J\u00falia B\u00fcnecker Cassel e Luis Alberto Loureiro dos Santos, da Engenharia de Materiais, apresentam o resultado de um estudo para obten\u00e7\u00e3o de material biomim\u00e9tico capaz de proporcionar a regenera\u00e7\u00e3o do tecido \u00f3sseo<\/h4>\n\n\n\n

*Por: J\u00falia B\u00fcnecker Cassel e Luis Alberto Loureiro dos Santos
*Foto: Arquivo Pessoal<\/em><\/p>\n\n\n\n

Segundo a Organiza\u00e7\u00e3o Mundial de Sa\u00fade (OMS)<\/a>, o n\u00famero de casos de condi\u00e7\u00f5es e defeitos musculoesquel\u00e9ticas tem aumentado rapidamente devido ao crescimento e envelhecimento populacional, com proje\u00e7\u00f5es de um aumento ainda maior nas pr\u00f3ximas d\u00e9cadas. Essas condi\u00e7\u00f5es s\u00e3o as maiores contribuintes para traumas em todo o mundo, atingindo 1,71 milh\u00e3o de pessoas; os tratamentos atuais, por\u00e9m, ainda n\u00e3o s\u00e3o adequados ao n\u00famero crescente de traumas. <\/p>\n\n\n\n

Com isso, pesquisadores t\u00eam investido em outros m\u00e9todos para a regenera\u00e7\u00e3o \u00f3ssea, de forma a suprir essas demandas. Um dos principais focos \u00e9 o desenvolvimento de cimentos de fosfato de c\u00e1lcio, um substituto \u00f3sseo de alto potencial. Esses cimentos s\u00e3o formados a partir de um p\u00f3 de fosfato de c\u00e1lcio que ir\u00e1 reagir com uma fase l\u00edquida, formando uma pasta mold\u00e1vel que pode ser utilizada em procedimentos minimamente invasivos e que endurece ap\u00f3s alguns minutos, de forma muito similar ao cimento Portland usado na constru\u00e7\u00e3o civil.<\/p>\n\n\n\n

Dentro dos diversos cimentos de fosfato de c\u00e1lcio estudados, o que apresenta maior destaque \u00e9 o cimento baseado em \u03b1-fosfato tric\u00e1lcico (\u03b1-TCP). Este reage com o l\u00edquido, formando hidroxiapatita deficiente em c\u00e1lcio (CDHA), um material de maior semelhan\u00e7a qu\u00edmica com o osso e que permite o crescimento de novas c\u00e9lulas \u00f3sseas. Esse tipo de material pode ser considerado um \u201cosso sint\u00e9tico\u201d, que pode ser total ou parcialmente reabsorvido pelo organismo, formando uma nova estrutura \u00f3ssea. As propriedades mec\u00e2nicas deste cimento, entretanto, ainda n\u00e3o s\u00e3o suficientes para a sua aplica\u00e7\u00e3o cl\u00ednica mais extensa, somente sendo utilizado na regenera\u00e7\u00e3o de locais de baixa solicita\u00e7\u00e3o de carga.<\/p>\n\n\n\n

Para o aumento das propriedades mec\u00e2nicas desse material, diversos pesquisadores focaram na adi\u00e7\u00e3o de fibras naturais ao cimento, as quais provocam m\u00ednima rea\u00e7\u00e3o inflamat\u00f3ria ao corpo. Dentre as fibras naturais, a que apresenta melhores propriedades mec\u00e2nicas \u00e9 a fibro\u00edna de seda, uma fibra presente no interior dos fios de seda com \u00f3timas propriedades biol\u00f3gicas. Esse material tamb\u00e9m apresenta a capacidade de orientar o crescimento dos cristais de hidroxiapatita, permitindo a obten\u00e7\u00e3o de uma estrutura biomim\u00e9tica ao osso, ou seja, uma estrutura com grande semelhan\u00e7a ao tecido \u00f3sseo. A obten\u00e7\u00e3o desse tipo de estrutura \u00e9 extremamente importante, pois permite uma maior compatibilidade com as c\u00e9lulas que ir\u00e3o auxiliar na regenera\u00e7\u00e3o do tecido.<\/p>\n\n\n\n

Com isso, nossa pesquisa pretendeu desenvolver um cimento de fosfato de c\u00e1lcio baseado em \u03b1-TCP e refor\u00e7ado com fibro\u00edna de seda, de forma a se obter um material biomim\u00e9tico com propriedades mec\u00e2nicas mais adequadas para a regenera\u00e7\u00e3o do tecido \u00f3sseo, atuando como um substituto \u00f3sseo.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Para isso, foi preparada uma pasta mold\u00e1vel com p\u00f3 de \u03b1-TCP e uma solu\u00e7\u00e3o de fibro\u00edna de seda, que atua como a fase l\u00edquida para prepara\u00e7\u00e3o do cimento. Foram utilizadas solu\u00e7\u00f5es de diferentes concentra\u00e7\u00f5es, de forma a se obter um cimento com concentra\u00e7\u00f5es de fibro\u00edna variando de 0,25 a 1,0% em peso. Os cimentos obtidos foram caracterizados por t\u00e9cnicas f\u00edsico-qu\u00edmicas para verifica\u00e7\u00e3o da composi\u00e7\u00e3o destes e por ensaios mec\u00e2nicos para a avalia\u00e7\u00e3o de suas propriedades mec\u00e2nicas.<\/p>\n\n\n\n

As an\u00e1lises qu\u00edmicas demonstraram que a adi\u00e7\u00e3o de fibro\u00edna de seda, mesmo em concentra\u00e7\u00f5es t\u00e3o pequenas quanto 0,25%, induziu a transforma\u00e7\u00e3o completa do \u03b1-TCP em CDHA. Essa transforma\u00e7\u00e3o completa nunca havia sido reportada na literatura e demonstra a capacidade da fibro\u00edna de seda de orientar o crescimento dos cristais de CDHA, de forma a evitar a forma\u00e7\u00e3o dos chamados \u201cgr\u00e3os de Hadley\u201d \u2013 estruturas em que se forma uma casca de material reagido (CDHA) ao redor de gr\u00e3os de \u03b1-TCP ainda n\u00e3o solubilizados, o que impossibilita a transforma\u00e7\u00e3o completa deste em CDHA. A obten\u00e7\u00e3o dessa subst\u00e2ncia \u00e9 de grande import\u00e2ncia em cimentos de fosfato de c\u00e1lcio, j\u00e1 que esse material possui maior semelhan\u00e7a qu\u00edmica e cristalogr\u00e1fica ao osso, permitindo a regenera\u00e7\u00e3o desse tecido pelo crescimento de c\u00e9lulas \u00f3sseas em sua superf\u00edcie.<\/p>\n\n\n\n

Al\u00e9m disso, foi poss\u00edvel a obten\u00e7\u00e3o de aumento da resist\u00eancia \u00e0 compress\u00e3o para todas as variantes com fibro\u00edna de seda, obtendo-se um aumento de 153% com rela\u00e7\u00e3o ao cimento de fosfato de c\u00e1lcio sem aditivo. Foram realizados tamb\u00e9m ensaios de tenacidade \u00e0 fratura, os quais avaliam a resist\u00eancia do material \u00e0s trincas presentes em sua estrutura e garante uma maior estabilidade estrutural, impedindo que se rompa. Obteve-se, novamente, um aumento dessa propriedade em todas as variantes modificadas, com aumento de at\u00e9 450% com rela\u00e7\u00e3o ao cimento de fosfato de c\u00e1lcio sem fibro\u00edna de seda. Esses valores garantem uma maior estabilidade estrutural do cimento sob as solicita\u00e7\u00f5es mec\u00e2nicas presentes no local em que ser\u00e1 implantado.<\/p>\n\n\n\n

Por fim, a obten\u00e7\u00e3o de imagens de microscopia permitiu a verifica\u00e7\u00e3o da microestrutura do cimento obtido. Foi poss\u00edvel notar que, com o aumento da quantidade de fibro\u00edna de seda no material, os cristais de CDHA apresentaram menor tamanho e uma maior orienta\u00e7\u00e3o. Essa morfologia com cristais agulhados \u00e9, possivelmente, uma das causas do aumento das propriedades mec\u00e2nicas dos materiais desenvolvidos, pois possibilita um maior travamento mec\u00e2nico da estrutura. <\/p>\n\n\n\n

Al\u00e9m disso, a morfologia demonstra grande semelhan\u00e7a \u00e0 microestrutura da fase mineral \u00f3ssea, garantindo o biomimetismo do material.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Com base nos resultados, pudemos concluir que a metodologia de obten\u00e7\u00e3o de cimento de fosfato de c\u00e1lcio refor\u00e7ado com fibro\u00edna de seda foi eficaz na obten\u00e7\u00e3o de estruturas biomim\u00e9ticas, com propriedades mec\u00e2nicas superiores \u00e0 do cimento de fosfato de c\u00e1lcio puro e com potencial aplicabilidade na regenera\u00e7\u00e3o do tecido \u00f3sseo. Em pesquisas pr\u00f3ximas, ser\u00e3o investigados m\u00e9todos de manufatura aditiva (impress\u00e3o 3D) e realizados estudos biol\u00f3gicos para comprovar a biocompatibilidade e potencial uso cl\u00ednico do material desenvolvido.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Imagens em microscopia de pe\u00e7as em cimento de fosfato de c\u00e1lcio com adi\u00e7\u00e3o de fibro\u00edna de seda (Arquivo Pessoal)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
\n\n\n\n

J\u00falia B\u00fcnecker Cassel<\/a> \u00e9 graduanda em Engenharia de Materiais na UFRGS.
Luis Alberto Loureiro dos Santos<\/a> \u00e9 professor no Departamento de Materiais e no PPGE3M da UFRGS.<\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\n

“As manifesta\u00e7\u00f5es expressas neste ve\u00edculo n\u00e3o representam obrigatoriamente o posicionamento da UFRGS como um todo.”<\/em><\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\n
<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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