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Uma das grandes necessidades na medicina atual é realizar a regeneração de tecidos e órgãos, o que ainda é feito majoritariamente através de transplantes. Essa prática é altamente dependente da presença de um doador e de sua compatibilidade com o paciente. A regeneração de tecidos, muitas vezes é realizada a partir da capacidade de reprodução celular do tecido em questão, processo esse totalmente aleatório e de difícil controle.

Outra opção para casos de doenças e traumas em tecidos humanos é a introdução de próteses ou implantes, prática muito utilizada em casos envolvendo tecido ósseo. Geralmente, em implantes ósseos, utiliza-se material inerte, com composição muito diferente do tecido original, como por exemplo, a utilização de próteses de ligas de titânio em traumas ósseos. Esse tipo de solução pode ser muito eficiente quanto à função estrutural, entretanto, por se tratar de um material com propriedades muito diferentes das propriedades do osso, apresenta respostas diferentes às solicitações de trabalho mecânico, quando comparado com o material original do osso. Esse comportamento diferente do natural pode gerar dores no paciente e até mesmo a rejeição da prótese.

Através da combinação de terapia celular ao uso de biomateriais, a engenharia de tecidos é uma área emergente e com aplicações clínicas encorajadoras. Os biomateriais representam uma importante ferramenta a ser utilizada na reconstituição de órgãos e tecidos. Essa área tem atraído grande atenção como uma nova alternativa terapêutica para doenças de difícil tratamento pelos métodos atualmente existentes.

De natureza eminentemente interdisciplinar, a área de engenharia de tecidos inclui conceitos e tecnologias que vão da biologia celular à engenharia e ciências dos materiais. Essa área envolve o uso de materiais biocompatíveis e biodegradáveis que atuam como matrizes para o crescimento celular, chamados de scaffolds. Os scaffolds são suportes nos quais células, como por exemplo, as células-tronco, podem ser cultivadas com o propósito de construir um tecido in vitro. A estrutura do scaffold fornece sustentação mecânica ao desenvolvimento celular bem como permite o transporte de nutrientes, metabólitos, fatores de crescimento e outras moléculas regulatórias, tanto no sentido do meio extracelular para as células como o contrário.

Scaffolds de polímeros bioabsorvível, Policaprilactona (PCL)

Dentre as tecnologias existentes para a produção dos scaffolds, destaca-se a de electrospinning, que se caracteriza pela produção de scaffolds formados por fibras que conseguem mimetizar, fisicamente, a matriz extracelular natural, proporcionando um microambiente favorável ao desenvolvimento celular. O electrospinning tem seu funcionamento baseado no princípio eletrostático. Nessa técnica, fibras com diâmetros variando de micrometros até poucos nanômetros são formadas a partir de soluções poliméricas sob aplicação de um campo elétrico.

Muitos problemas ainda desafiam a engenharia de tecidos como a semeadura e colonização celular homogênea dos scaffolds. Essas duas etapas são cruciais para que se tenha sucesso na construção de um tecido in vitro. Sabe-se que é fundamental que as células ocupem uniformemente toda a unidade do scaffold para assim proporcionar a completa formação do tecido a ser regenerado.

Atualmente, a maior parte dos grupos de pesquisa utiliza o modo estático de semeadura celular como método de integração das células aos scaffolds. Nesse método convencional, primeiramente o scaffold é produzido e posteriormente as células são semeadas sobre o mesmo. Apesar de ser bastante simples, essa técnica apresenta algumas desvantagens que estão relacionadas à pobre infiltração celular por toda a profundidade da matriz e, ainda, à distribuição não homogênea das células na estrutura tridimensional do biomaterial. Com base nesse fato, outras técnicas de integração das células aos biomateriais tem sido propostas.

Sendo assim, um biomaterial pode ser definido como um material destinado a fazer a interface com os sistemas biológicos, com intuito de avaliar, tratar, aumentar ou substituir um órgão, tecido ou função do organismo. Na engenharia de tecidos, os biomateriais atuam como scaffolds, estruturas que agem como um suporte para o crescimento celular a fim de auxiliar na regeneração ou construção de um novo tecido.

Os scaffolds fornecem uma arquitetura tridimensional onde as células semeadas podem se organizar, desenvolvendo um tecido artificial para posterior uso clínico. Essas estruturas fornecem um suporte biomecânico inicial para o tecido implantado até que as células consigam produzir uma matriz extracelular adequada. Durante a formação, deposição e organização da matriz recém-gerada, espera-se que o scaffold vá sendo degradado e metabolizado, deixando que o tecido ou órgão seja reestabelecido, mantendo ou melhorando sua função.

De uma maneira geral, os biomateriais utilizados para a reconstrução tecidual são divididos em duas categorias: naturais e sintéticas. Os biomateriais naturais, utilizados para a produção de scaffolds incluem componentes encontrados naturalmente na matriz extracelular natural como o colágeno, ácido hialuronico, glicosaminoglicanos, hidroxiapatita. Os scaffolds produzidos a partir desses materiais apresentam semelhança com os componentes do tecido hospedeiro, além de bioatividade. Enquanto isso, os materiais sintéticos fornecem a versatilidade de criar microambientes tridimensioniais com características ajustáveis, incluindo propriedades mecânicas, hidrofilia/hidrofobicidade e degradabilidade.

REFERÊNCIAS:

Núcleo de Engenharia Biomecânica e Biomateriais – UFSC

Produção de scaffolds contendo células-tronco para uso na engenharia de tecidos através da associação das técnicas de electrospinning e bio-electrospraying

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