ROTOFIAÇÃO: ALTERNATIVA NA PRODUÇÃO DE BIOMATERIAIS PARA RECONSTRUÇÃO ÓSSEA

Telmo Macedo de Andrade

Atualmente a saúde pública destaca o grande ônus econômico relacionado as fraturas. A reconstituição óssea é um processo complexo que necessita da interação de vários fatores e este processo está condicionado à determinantes como amplo suprimento sanguíneo, estabilidade mecânica, presença de arcabouço tridimensional e tamanho do sítio lesionado. Para tanto a utilização de biomateriais já denotam uma melhora nesse processo e uma dos instrumentos utilizados é a rotofiação (GIANNONA, 2007; VICTORIA et al., 2009)

A bioengenharia tecidual é um campo multidisciplinar que envolve a aplicação de princípios e métodos da engenharia e das ciências da saúde para assistir e acelerar a regeneração e o reparo de tecidos defeituosos ou danificados. (TABATA, 2009; KIM et al, 2006).

O tecido ósseo apresenta diversas características estruturais especialmente relacionadas a sua composição: hidroxiapatita, colágeno, pequena quantidade de proteoglicanos, proteínas não colágenas e água. O osso possui a capacidade de crescer, modificar sua forma e realizar auto reparo quando fraturado. Pesquisas como a de Doblaré et.al têm identificado medicamentos capazes de acelerar a consolidação de fraturas e melhorar a qualidade do calo ósseo. (DOBLARÉ, 2014).

Uma das alternativas são as enxertias ósseas. Os enxertos podem ser autógenos (mesmo indivíduo), isógeno (indivíduos com mesma carga genética), homógenos (indivíduos com carga genética diferente) e os heterógenos (outras espécies). Em situações nas quais não há possibilidade para realizar o autoenxerto, o auxílio para o reparo de fraturas ósseas pode ser obtido com a utilização de materiais sintéticos. (DEL VALLE; CARVALHO; GONZALEZ, 2006)

Dentre os aspectos mais relevantes deve-se levar em consideração a biocompatibilidade, a biodegradabilidade, biofuncionalidade, as propriedades mecânicas e a arquitetura semelhante ao osso, bem como existir tecnologia existente para fabricação, de forma acessível do ponto de vista financeiro (O’BRIEN, 2011)

Dentre os materiais bioabsorvíveis utilizados como suporte para a cultura de células na engenharia tecidual, o polímero policaprolactona (PCL) apresenta grande potencial de uso, pois apresenta características mecânicas semelhantes aos dos materiais biológicos (BARBANTI et al., 2011; SENEDESE, 2011).

O PCL é um termoplástico sintético, denso e poroso, preparado com características precisas, que permitem o crescimento, a proliferação celular e a formação de um novo tecido. É descrito como um material biodegradável e biorreabsorvível (SENEDESE, 2011; EAP et al., 2012; GANESH et al., 2012).

A policaprolactona apresenta uso para reconstituição nervosa periférica, sistemas de liberação controlada de drogas ou, como substituto ósseo associando-se com hidroxiapatita (CHOONG et al., 2006; CHEN et al., 2011; GANESH et al., 2­012; LOHFELD et al., 2012).

A rotofiação é uma técnica utilizada para produção de fibras ultrafinas que utiliza a alta velocidade como princípio básico. Uma determinada solução à base de polímeros são inseridas em um reservatório que será exposto à rotação (3000 à 18000 rpm). No processo de rotofiação os fios são formados pela expulsão da solução polimérica através dos orifícios de vazão, quando o conjunto gira em seu próprio eixo e sofre uma aceleração centrípeta e um processo de centrifugação, onde o efeito causado é o lançamento da solução para fora, formando os fios (figura 01 e 02) (BADROSSAMAY et al., 2010; ZAVAGLIA et al., 2012).

Figura 01. Representação esquemática da máquina de rotofiação e seus componentes (a)

coletor, (b) reservatório circular (c) base acoplada ao motor elétrico. Adaptado de Zavaglia et al., (2012) in Brito (2013)

 Este processo consiste em um reservatório com quatro orifícios alocados em suas paredes acoplado a um motor que controla sua velocidade de rotação. Durante o processo o reservatório que contém a solução polimérica deve ser continuamente alimentado para garantir uma pressão hidrostática constante e um fluxo contínuo, resultando em fibras que serão removidas da parede do coletor cilíndrico.

Figura 02 - Ilustração do mecanismo de formação das fibras (a) iniciação do jato, (b)

extensão do jato (c) evaporação do solvente. Adaptado de Badrossamay et al., (2010) in Brito (2013)

Devido às características acima descritas associadas ao seu baixo custo, a rotofiação consiste em um processo rápido e fácil para fabricação de fibras compósitas sem necessidade de propulsor elétrico, sendo capaz inclusive de fabricar estruturas de fibras alinhadas tridimensionalmente de uma extensa variedade de polímeros podendo (BADROSSAMAY et al., 2010).

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ALAMEIN, M.A. et al. Mass Production of Nanofibrous Extracellular Matrix with Controlled 3D Morphology for Large-Scale Soft Tissue Regeneration. Tissue Engineering. v. 19, n. 6, p. 458-472, 2013

BADROSSAMAY, M.R. et al. Nanofiber Assembly by Rotary Jet-Spinning. American Chemical Society. Nano Lett: v.10, p. 2257-2226, 2010

BARBANTI, S. H. et al. Poly(e-caprolactone) and poly(D,L-lactic acid-co-glycolic acid) scaffolds used in bone tissue engineering prepared by melt compression– particulate leaching method. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, n. 22, p. 2377–2385, 2011.

BRITO, T.A.V. Preparação e Caracterização de Nanofibras da Blenda PLLA/PCL obtidas pelos Processos de Eletrofiação e Rotofiação. 2013. Dissertção (Mestrado). Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade Estadual de Campinas, Campinas

CHEN, M. et al. Self-assembled composite matrix in a hierarchical 3-D scaffold for bone tissue engineering. Acta Biomaterialia, n. 7, p. 2244-2255, 2011.

CHOONG, C. S. et al. Co-culture of bone marrow fibroblasts and endothelial cells on modified polycaprolactone substrates for enhanced potentials in bone tissue engineering. Tissue Engineering, n. 12, p. 2521-2531, 2006.

DEL VALLE, R. C. CARVALHO, M. L., GONZALEZ. Estudo do comportamento de enxerto ósseo com material doador obtido dos bancos de tecidos músculo-esquelético,. Revista de Odontologia da Universidade Cidade de São Paulo, v. 18, n. 2, p. 189 - 194, 2006

DOBLARÉ M, G. J.  Modelling bone tissue frature and healing: a review. Eng Fract mech, p.13- 14, 2014.

GANESH, N. et al. Embedded silica nanoparticles in poly(caprolactone) nanofibrous scaffolds enhanced osteogenic potential for bone tissue engineering. Tissue Engineering, n. 18, p. 1867-1881, 2012. Part A.

GIANNONA, S et al. Vertically aligned carbon nanotubes as cytocompatible material for enhanced adhesion and proliferation of osteoblast like cells. Journal of Nanos Science and Nanotechnology, v.7, p. 1679, 2007.

KIM, S-S. et al. Poly(lactide-co-glycolide)/hydroxyapatite composite scaffolds for bone tissue engineering. Biomaterials, v.27, n.8, p.1399-1409, 2006

LOHFELD, S. et al. Fabrication, mechanical and in vivo performance of polycaprolactone/tricalcium phosphate composite scaffolds. Acta Biomaterialia, n. 8, p. 3446-3456, 2012.

O’BRIEN, F. Biomaterials & scaffolds for tissue engineering. Materials, v.14, p. 88-95, 2011.

SENEDESE, Ana Lívia Chemeli. Estruturação tridimensional de scaffolds de policaprolactona via manufatura aditiva. 2011. 114f. Dissertação. Faculdade de Engenharia Química, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2011.

TABATA, Y. Biomaterial technology for tissue engineering applications. Journal of the Royal Society Interface, London, v.6, n.3, p.311-324, 2009.

VICTORIA, G, et al. Bone stimulation for fracture healing: What´s all the fuss? IJO, v. 43, n. 2, p. 117-20, 2009

ZAVAGLIA, C.A.C. et al. Dispositivo modular de rotofiação, método de operação e uso. 2012, pedido de patente: BR1020120084040.