01/04/2009

Próteses de titânio avançam graças à nanotecnologia

Agência USP

Nanocavidades

Pesquisa conjunta da Faculdade de Odontologia de Ribeirão Preto (FORP) da USP e da Universidade de Montreal (Canadá) criou modificações na superfície de implantes metálicos da ordem de nanoescala, ou seja, de milionésimos de milímetro, criando nanocavidades no metal.

As nanocavidades foram criadas pela imersão de metais em soluções químicas em diferentes combinações.

Superfícies com nanocavidades tendem a favorecer a proliferação e a diferenciação de células ósseas, o que poderá proporcionar uma melhor adesão do metal ao organismo. Um artigo sobre o estudo, coordenado pelo professor canadense Antonio Nanci, foi publicado na revista Nano Letters.

Imersão de metais em soluções químicas

"No caso de um implante ósseo, por exemplo, a interação das células com as nanocavidades pode resultar em um aumento expressivo em sua atividade proliferativa e em maior diferenciação celular, com maior expressão de proteínas relacionadas à diferenciação de osteoblastos, ou seja, as células que formam osso", revela o professor Paulo Tambasco de Oliveira, da FORP, e um dos autores principais do artigo Estruturação oxidativa em nanoescala de superfícies metálicas para modulação da atividade celular.

Segundo Tambasco, a estratégia de imersão de metais em soluções químicas para alterar sua superfície já é conhecida há anos. A novidade desse estudo é o fato de se fazer modificação em escala nanométrica, utilizando diferentes combinações de ácidos (ou bases) e oxidantes. Pesquisas revelam que as proteínas são adsorvidas diferentemente quando a superfície de um biomaterial é modificada na nanoescala.

Reação celular

A modificação faz com que as células reajam diferentemente à superfície metálica, tanto pela própria modificação da topografia, resultando em alterações na morfologia celular, como pelo impacto que essa mudança tem no processo de adsorção de proteínas do plasma.

"Como as proteínas são diferentemente adsorvidas no metal, as células podem reconhecer um ambiente mais interessante à sua adesão e proliferação, ou não", explica o professor. "Por exemplo, no caso de próteses vasculares, nanotopografias podem impedir a formação de trombos, o que é desejável. Para os implantes dentais e ortopédicos, devem favorecer o crescimento ósseo", explica"

Melhoria das próteses atuais

Essa nova estratégia pode ser utilizada no aprimoramento das superfícies metálicas já existentes e disponíveis comercialmente. Tambasco afirma que existem trabalhos que comprovam que, com a nanotopografia, o risco de rejeição a implantes por formação de cápsula fibrosa e pelo crescimento bacteriano pode ser substancialmente reduzido.

"Nosso trabalho abre caminho para compreendermos melhor os mecanismos que levam à maior formação de osso sobre nanotopografias. As perspectivas de aplicação em pacientes com qualidade óssea comprometida, como na osteoporose, são bastante relevantes", afirma

Nanotecnologia brasileira

Parte da pesquisa que demonstrou que superfícies metálicas imersas em substâncias químicas resultam em formação de nanocavidades que afetam diferentes funções celulares e, consequentemente, a formação dos tecidos na área de implantação, foi desenvolvida pelos pesquisadores Paulo Tambasco de Oliveira e Karina Fittipaldi Bombonato Prado, do Laboratório de Cultura de Células da FORP.

O grupo avaliou aspectos da morfologia, proliferação e diferenciação de células do cordão umbilical humano e de células osteogênicas obtidas de calvárias de ratos recém-nascidos.

Titânio com nanotopografia

De acordo com Tambasco, foi observado que as células respondem diferentemente à superfície de titânio com nanotopografia, quando comparada à superfície plana, em que não se faz o condicionamento químico. "Células derivadas do cordão umbilical, por exemplo, com potencial para utilização em engenharia de tecidos e terapias celulares, apresentam um índice de proliferação aproximadamente 50% maior quando crescidas sobre nanocavidades", paonta. "O crescimento de células indiferenciadas é um processo importante durante a formação de novos tecidos".

Outro aspecto avaliado nos experimentos da FORP foi a localização de proteínas que caracterizam o desenvolvimento do fenótipo osteogênico in vitro, pois no processo de formação de novo osso em contato com o implante metálico, não basta o crescimento celular, mas também a diferenciação de novos osteoblastos. "Áreas mais extensas com expressão de proteínas típicas da diferenciação osteoblástica estão associadas com a maior quantidade de osso formado sobre a nanotopografia", revela o professor.

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