Os pesquisadores de PolyU projectam o andaime novo do auto-encaixe induzir a regeneração do osso

Os pesquisadores da universidade politécnica de Hong Kong (PolyU) projectaram e fabricaram um andaime de execução alto do osso do auto-encaixe combinando uma espuma da memória da forma e um hydroxyapatite (o componente mineral principal do tecido do osso). Pode para implantar com segurança e convenientemente em defeitos do osso e induzir a regeneração do osso, assim aumentando a recuperação dos ferimentos e de fracturas do osso. Atualizado, nenhum andaime do osso no mercado comercial possui tal efeito do auto-encaixe da memória da forma.

Os pesquisadores de PolyU desenvolveram um andaime novo do auto-encaixe que pudesse para implantar com segurança e convenientemente em defeitos do osso e induzir a regeneração do osso. A equipe é conduzida pelo professor Hu Jinlian (centro) e o Dr. Xie Ruiqi (saiu) do instituto das matérias têxteis e a roupa, e o Dr. Guo Xia (direito) do departamento de ciências da reabilitação.

Apesar da capacidade regenerativa de osso, para os grandes defeitos do osso devido às resseções do tumor do osso ou às fracturas severas, o osso que transplanta cirurgias (autotransplante ou allografts) é exigido sempre orquestrando a regeneração do osso. Com a fractura de osso que torna-se um interesse mundial de aumentação da saúde, especialmente para sociedades de envelhecimento, como melhorar a transplantação do processo ou induzir a regeneração do osso eficazmente, assim para ajudar a aliviar o sofrimento e para reduzir as despesas médicas da sociedade, transformou-se um desafio de aumentação para cientistas. Tomando fracturas ancas da osteoporose como um exemplo, um estudo o mais atrasado projectou-se que o número de novos casos anuais em Hong Kong, de 9.590 este ano, estará triplicado em 2050; quando Malásia e Singapura alcançarão 3,5 vezes durante o período.

Um campo prometedor explorado por cientistas da engenharia do tecido é desenvolver um andaime do osso que possa actuar como o molde para a regeneração rápida do tecido, e pode ser usado na operação mìnima invasora para reduzir a estada da hospitalização e o risco da infecção. O andaime novo desenvolvido pela equipe de pesquisadores de PolyU, conduzida pelo professor Hu Jinlian (investigador principal) e o Dr. Xie Ruiqi do instituto das matérias têxteis e a roupa, e o Dr. Guo Xia do departamento de ciências da reabilitação, ofereceu descoberta prometedora. A equipe tem a colaboração próxima com a universidade de Sichuan na cultura celular e o animal que modela para a pesquisa.

Características do andaime novo do osso de PolyU

O andaime novo feito da espuma de poliuretano da memória da forma (um tipo de material plástico) e das nano-partículas (HA) do hydroxyapatite é caracterizado por seu efeito notável do auto-encaixe. Como um material da memória da forma, o andaime pode ser comprimido em 0°C, ser implantado com forma compacta na temperatura ambiente, e ser recuperado a sua forma original completamente em 40°C. O andaime assim pode encher acima os defeitos irregulares do osso perfeitamente. As temperaturas transitórias, com escala perto das temperaturas fisiológicos de corpo humano, igualmente aumentam a possibilidade de usar o andaime na cirurgia mìnima invasora.

O andaime do auto-encaixe possui uma estrutura altamente porosa com poros interconectados para permitir a migração das pilhas e a formação de tecidos novos. O tamanho médio do poro do andaime é o μm 670 (o diâmetro de um cabelo humano é o μm ao redor 100), que é próximo àquele do osso trabecular (a camada interna de osso) e imita assim in vivo o microambiente real. A estrutura óptima do andaime é ao redor 60% de vácuos do espaço.

A força mecânica do andaime pode nem ser demasiado baixa (pode causar a deformação ou o impacto) nem demasiado altamente (pode reduzir a densidade de tecido circunvizinho do osso). A força compressiva do andaime desenvolvido PolyU do auto-encaixe é projectada em 13.6MPa (Megapascal), que é comparável àquele do osso trabecular. As análises laboratoriais igualmente mostram que o andaime do auto-encaixe é biocompatible e não tem nenhuma citotoxidade.

Estudo animal na regeneração do osso

“Nossa equipa de investigação mais adicional examinou o desempenho do andaime do auto-encaixe em facilitar a regeneração do osso com um estudo femoral do defeito do coelho. Os resultados mostram que nosso andaime superou as desvantagens de andaimes tradicionais do polímero, e têm o grande potencial para a regeneração do osso,” disse o professor Hu.

No estudo animal, 18 coelhos com um osso femoral defect em cada joelho, compo um total de 36 lesões, foram divididos no grupo experimental e no grupo de controle.

Os defeitos do osso dos coelhos no grupo experimental foram implantados com os andaimes do auto-encaixe (com tamanho original em torno de 5% maior do que os defeitos do osso) comprimidos a ao redor 50% de seu tamanho original. Após a provocação com o 40°C salino, os andaimes expandiram da forma comprimida para encher o defeito em 60 segundos. Os defeitos do osso no grupo de controle foram deixados não preenchidos.

Doze semanas após a cirurgia, o grupo experimental indicou um ingrowth mais rápido do tecido do osso no volume. Havia 46% do ingrowth do osso, ou a proporção de defeitos totais que estão sendo reparados. Pelo contrário, o grupo de controle teve somente 24%.

O andaime do auto-encaixe foi provado que induz a formação de osteoblasts e de vasos sanguíneos, que são responsáveis para a síntese do tecido do osso. No grupo experimental, 12 semanas após a cirurgia, o número de botões neovascular cresceu nos andaimes era 4 vezes daquele no grupo de controle. Além disso, 5% da superfície do osso foi coberto por osteoblasts no grupo experimental visto que o grupo de controle não gravou quase nenhum osteoblast.

Em conclusão, o andaime novo da memória da forma desenvolvido por PolyU tem as vantagens de:

  • sendo implantado através da operação mìnima invasora;
  • auto-adaptação e auto-encaixe;
  • estrutura óptima para a remodelação do osso;
  • biocompatibility completo; e
  • propriedades mecânicas óptimas.

Source: https://www.polyu.edu.hk/web/en/media/media_releases/index_id_6565.html