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

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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

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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

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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.

Terapia a Laser de baixa intensidade no reparo tecidual de úlceras em pé diabético.

                                                             Maura Cristina Porto Feitosa

               

                     O Laser (amplificador de luz) tem interação fascinante com a matéria. A ação básica dessa radiação no tecido biológico é aumentar a atividade fibroblástica, promover a neoformação de microvasos e favorecer a síntese de colágeno, permitindo o processo de reparação tecidual em úlceras de difícil cicatrização, principalmente em complicações de doenças crônicas como o Diabetes.

                   A Diabetes Mellitus (DM) é síndrome de etiologia múltipla ca­racterizada por hiperglicemia crônica e outros distúrbios metabólicos, apresenta-se hoje como uma epidemia mundial. Está associado a complicações, disfunções e insuficiência de vários órgãos e sistemas (BRASIL, 2012). Nas últimas décadas, DM tem se constituído em sério e crescente problema de saúde pública em todo o mundo devido ao aumento de sua prevalência, morbidade e mortalidade. A Organização Mundial da Saúde (OMS) acredita que o número de portadores de DM no mundo, estimado em 177 milhões no ano de 2000, alcance hoje a cifra em torno de 350 milhões de portadores. Este crescimento é atribuído ao aumento de sobrevida, à disseminação de dietas inadequadas e ao sedentarismo (WHO, 2014).

                  Uma das complicações mais comuns da DM é o pé diabético, caracterizado pela infecção, ulceração e/ou destruição dos tecidos profundos, associado a anormalidades neurológicas e vários graus de doença vascular periférica nos membros inferiores. No Brasil, acredita-se que DM responde por 40-70% das amputações de membros inferiores não traumáticas. Além dos recursos gastos com hospitalização prolongada, reabilitação do indivíduo e expressiva necessidade de cuidados domiciliares, há os custos indiretos devido à perda de produtividade e ao considerável impacto na qualidade de vida (CHAMILIAN et al., 2013).

 O tratamento convencional para as úlceras em membros inferiores de diabéticos consiste basicamente na troca diária do curativo, utilizando-se soro fisiológico a 0,9% para limpeza e posterior utilização de óleos vegetais cicatrizantes. Óleos de origem vegetal são utilizados em ferimentos, principalmente em países da América Latina. Nestes óleos, os ácidos graxos mais abundantes são o oleico, linoleico e linolênico. Estudos têm sido realizados, com intuito de esclarecer os efeitos do óleo de girassol no processo de reparo de feridas de diversas etiologias. Embora a maioria das pesquisas científicas utilizasse modelos animais, a efetividade da terapêutica em humanos vem mostrando resultados satisfatórios (FERREIRA et al., 2012).

                   O reparo tecidual é complexo e multifatorial. Apresenta uma sequência de eventos que envolvem fenômenos bioquímicos e fisiológicos cujo principal objetivo é restabelecer o tecido lesionado, de acordo com o tipo de injúria (OLIVEIRA; DIAS, 2012). O reparo ocorre para restaurar a integridade anatômica e funcional do tecido, vários eventos bioquímicos e celulares estão envolvidos na resposta tecidual à lesão, dos quais depende a qualidade do reparo, resultando no processo dinâmico interativo que envolve mediadores solúveis, formação de elementos sanguíneos, matriz extracelular e células parenquimatosas (ABREU; OLIVEIRA, 2015).

A luz é uma onda eletromagnética, cujo comprimento de onda se inclui num determinado intervalo dentro do qual o olho humano é a ela sensível. No caso específico da luz, a intensidade se identifica com o brilho e a frequência com a cor. Deve ser ressaltado também a dualidade onda-partícula, característica da luz como fenômeno físico, em que esta tem propriedades de onda e partículas, sendo válidas ambas as teorias sobre a natureza da luz. A luz percorre trajetórias retilíneas; somente em meios não-homogêneos a luz pode descrever trajetórias curvas (YANG, HUANG,2009).

O princípio da emissão estimulada foi proposto primeiramente, sob forma teórica, por Einstein em 1917: a emissão estimulada de radiação é causada pela presença de um fóton indutor de energia interagindo com um átomo em seu estado excitado, resultando na liberação de dois fótons induzidos (MELIS, DI, ZAWAWI, 2012).

O laser é um tipo de energia eletromagnética que, dependendo de sua fonte, pode ser convertida em energia luminosa visível ou não. O raio Laser é um tipo de radiação não ionizante, não invasiva, altamente concentrada, que em contato com diferentes tecidos, promove efeitos fotoquímicos (RIBEIRO, et al., 2009).

Até o início da década de 80, desconheciam-se os mecanismos da radiação eletromagnética em nível molecular e celular (KARU, 1987). Trabalhos científicos realizados ao longo da década de 80 (KARU et al., 1982; KARU, 1995) estabeleceram as bases para a compreensão dos mecanismos moleculares associados aos efeitos da luz sobre as células. Testes clínicos com aplicação do Laser no processo de cicatrização de úlceras em seres humanos já foram liberados pela agência norte-americana FDA (Food and Drug Administration- Administração de Alimentos e Medicamentos) que controla o uso de medicamentos e alimentos nos Estado Unidos (KARU, 2013).

Trabalhos desenvolvidos no Brasil demonstraram a eficiência deste recurso para o tratamento de diversos tipos de úlceras (AMÂNCIO, 2010). A úlcera de membros inferiores é caracterizada por perda circunscrita ou irregular do tegumento (derme e hipoderme), geralmente relacionada ao sistema vascular, arterial ou venoso (FRADE et al., 2015).  O emprego de fontes de luz de baixa potência, como diodos emissores de luz (Light Emiting Diode- LEDs) ou laser de baixa intensidade, pode propiciar um recurso terapêutico opcional aos convencionais ou ser utilizado em conjunto com estes, com a vantagem do baixo custo e comprovada eficiência no tratamento de úlceras.

A prática clínica da terapia a laser de baixa intensidade (TLBI) tem sido investigada e utilizada há aproximadamente 20 anos. Entretanto, pesquisadores e terapeutas têm questionado os benefícios clínicos desta técnica devido aos resultados divergentes encontrados na literatura, em razão da carência de padronização metodológica nos estudos, bem como de sua aplicabilidade clínica, especialmente em se tratando da utilização deste recurso nas fases iniciais do reparo tecidual (MEDEIROS et al., 2010).

O laser de baixa intensidade vem sendo utilizado para acelerar o processo de reparo de diferentes tecidos, incluindo tecido muscular, e o aumento no número de mitose e o desenvolvimento de células epiteliais. Este último resulta em aumento da vascularização e síntese de colágeno pelos fibroblastos nos sítios da lesão. Estudos realizados por Moreira et al. (2011) demonstraram que o laser de baixa intensidade aumenta a deposição de colágeno no tecido, contribuindo de forma significativa no processo de reparo.

A TLBI pode provocar efeito sistêmico pelas alterações no metabolismo tanto no local da irradiação como em áreas mais distantes. Este fato pode ser explicado pela liberação de substâncias na corrente sanguínea, bem como pela vasodilatação e aumento do fluxo sanguíneo (PELEGRINI; VENANCIO; LIEBANO, 2012).

Foi observado que o laser de baixa intensidade promove aumento na quantidade de fibroblastos em células irradiadas, proporcionando elevação significativa na proliferação fibroblástica e redução do infiltrado inflamatório, demonstrando assim que o laser de baixa intensidade acelera o processo de reparação tecidual (LEAL; BEZERRA; LEMOS, 2012)..

                 Para Gonçalves et al. (2010) essa atividade biológica induzida pelo laser é provavelmente resultado da aceleração da transferência de elétrons na cadeia respiratória por fotoindução e, consequentemente, o aumento da síntese de ATP mitocondrial. Assim, se supõe que esse estado eletronicamente excitado das moléculas promova o aumento do metabolismo celular em vários tecidos e melhore uma variedade de processos fisiológicos e fisiopatológicos, tais como a cicatrização de feridas. Dessa maneira, a TLBI modula a resposta inflamatória, levando a melhor deposição de fibras colágenas e aumento do número médio de vasos neoformados, além da redução de edema e do processo inflamatório.

Claramente, estudos clínicos controlados com grande número de pacientes bem como estudos celulares que determinem os mecanismos moleculares subjacentes são necessários para evidenciarem fortemente que a terapia com laser de baixa intensidade é benéfica e sem efeitos adversos adicionais na cicatrização de feridas diabéticas.

REFERÊNCIAS

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