Cercetătorii brazilieni au dezvoltat un nou biomaterial care accelerează diferenţierea osteoblastelor (celule osoase). Printre procedurile care ar putea beneficia de această invenţie în viitor se numără regenerarea şi grefa osoasă precum şi implanturile dentare.
O echipă de cercetători de la Institutul de bioştiinţe al Universităţii de Stat din São Paulo (IBB-UNESP) au publicat un articol în Journal of Biomedical Materials Research, în care descriu materialul, monetită dopată cu cobalt, un compus de fosfat de calciu cu o structură similară cu cea a mineralelor osoase umane.
Monetita conţine calciu, hidrogen, oxigen şi fosfor, şi are multiple aplicaţii biomedicale, inclusiv acoperiri pentru proteze şi ciment osos injectabil.
Cercetătorii au adăugat cobalt, care joacă un rol-cheie în diferenţierea osteoblastelor.
„Pentru prima dată, datele noastre au produs suficiente dovezi că am putea avea un nou material biomimetic cu potenţial de regenerare a ţesutului osos", a declarat într-un comunicat biochimistul Willian Fernando Zambuzzi, profesor la IBB-UNESP unul dintre autorii articolului.
Procedurile de grefare implementate în prezent pentru pacienţii cu fracturi sau care necesită rezecţia (îndepărtarea) unei tumori, precum şi pentru protezele dentare, utilizează de obicei fragmente osoase prelevate chiar de la pacienţi, dar implică o intervenţie chirurgicală suplimentară pentru obţinerea materialului autogen, un risc de infecţie şi o convalescenţă mai lungă.
De asemenea, cantitatea şi calitatea osului autogen disponibil de la pacient nu sunt întotdeauna suficiente pentru grefe clinice.
Echipa cercetează biologia osoasă de la începutul anilor 2000 şi s-a specializat în investigarea moleculelor şi mecanismelor implicate în dezvoltarea oaselor, căutând în acelaşi timp biomateriale compatibile.
Longevitatea în creştere în majoritatea ţărilor din întreaga lume a dus la o accelerare a cercetărilor privind regenerarea osoasă şi la terapii conexe mai eficiente.
Cercetările au ca scop să ajute pacienţii să se recupereze mai repede, să scurteze durata de spitalizare, să reducă costul tratamentului şi să evite efectele secundare adverse.
Dezvoltarea unor materiale care pot reproduce complexitatea structurii osoase, fiind în acelaşi timp sigure şi eficiente, este în mod evident importantă în acest context.
Un articol publicat în revista Nature, în 2014, a raportat că celulele endoteliale (care căptuşesc vasele de sânge) ar putea stimula diferenţierea osteoblastelor, arătând totodată că, creşterea vaselor de sânge şi osteogeneza par să fie conectate, sugerând o încrucişare moleculară între celulele endoteliale şi osteoblastice.
Pe baza acestor descoperiri, echipa s-a angajat în cercetări proprii la Laboratorul pentru bioteste şi dinamică celulară, căutând molecule care să stimuleze creşterea vaselor de sânge cu efecte indirecte asupra diferenţierii osteoblastelor.
Cercetătorii brazilieni s-au concentrat în cele din urmă asupra clorurii de cobalt, despre care se ştia că favorizează hipoxia, determinând organismul să crească numărul de vase de sânge într-un efort de a compensa lipsa de oxigen.
Hipoxia apare în mod natural în ţesuturi. După ce au explorat dezvoltarea acesteia şi legăturile dintre celulele endoteliale şi osteoblaste, echipa a investigat aspectele biomimetice şi a decis provocarea artificială a unei molecule noi, monetita dopată cu cobalt, pentru a stimula producţia de os „ca efect complementar la intensificarea angiogenezei [crearea de noi vase de sânge]", a declarat prof Zambuzzi.
Testele de citotoxicitate bazate pe principalul standard de evaluare biologică pentru dispozitivele medicale (ISO 10993:5) au confirmat că materialul nou este sigur în această privinţă.
Cantitatea de cobalt s-a dovedit a fi un factor cheie în definirea concentraţiei ideale pentru viitoarele aplicaţii biomedicale, în special în domeniul regenerării osoase.
„Rezultatele cercetării de bază au fost concludente, dându-ne undă verde pentru o analiză mai complexă prin intermediul modelelor preclinice, inclusiv teste pe animale, pentru a înţelege mai bine aspectele translaţionale ale materialului", spune prof. Zambuzzi.
Grupul respectă cei trei „R": reducerea numărului de animale utilizate în teste, înlocuirea totală a animalelor ori de câte ori este posibil şi perfecţionarea pentru a minimiza disconfortul animalelor.
„Suntem pe cale să producem materiale biomimetice noi care îmbunătăţesc calitatea vieţii oamenilor, respectând în acelaşi timp cele mai stricte principii etice în ceea ce priveşte testarea pe animale", a declarat el.
