No caso de ser necessário remover cirurgicamente defeitos ósseos provocados diversos problemas, incluindo por exemplo tumores cancerígenos, são usados substitutos para regenerar o osso e oferecer o suporte estrutural. Mas uma equipa de investigação quis alterar o paradigma e desenvolveu um substituto ósseo inovador, personalizável e com capacidade de tratamento localizado.
O projeto 2BBone desenvolveu um método de fabrico alternativo, com recurso à impressão 3D, para incluir funcionalidades como a capacidade de eliminar as células tumorais remanescentes. Havia a “necessidade de construir ou fabricar materiais multifuncionais, que para além da regeneração óssea, pudessem trazer também funcionalidades como libertar um fármaco localmente para tratar uma infeção ou matar células cancerígenas”, explica Susana Olhero, professora da Universidade de Aveiro e responsável pelo projeto.
Habitualmente, os substitutos ósseos são materiais cerâmicos de fosfato de cálcio, e, por isso, são submetidos a um tratamento térmico, ou cozedura, para conferir resistência. “Essa etapa impedia a adição de qualquer fármaco ou outro tipo de biomoléculas antes da cozedura, porque materiais desse género são destruídos devido às temperaturas elevadas”, explica.
Para conseguir ultrapassar este obstáculo, desenvolveram um material cerâmico distinto. Com uma mistura de fibroína de seda, produzida pelos bichos-da-seda, e de quitosana, presente nos crustáceos, elaboraram uma pasta capaz de endurecer sem ser sujeita a uma fonte de calor, o que permite incluir partículas ou biomoléculas benéficas ao tratamento.
A inovação deste projeto passa ainda pela integração de novas funcionalidades, como a utilização de nanopartículas magnéticas que ao serem estimuladas através de um campo magnético, produzem calor, o que consequentemente destrói as células cancerígenas.
Testaram ainda a integração de antibióticos e anti-inflamatórios para tratar localmente a infeção óssea. “O facto de o fármaco ser libertado localmente, traz algumas vantagens”, como evitar possíveis efeitos secundários sobre outros órgãos e reduzir a ingestão de medicamento, explica a docente universitária.
Além da integração de fármacos nos substitutos ósseos, a solução desenvolvida, tal como a convencional, estimula a recuperação do osso. “Estes materiais são degradados pelo organismo e promovem a regeneração do osso”, explica Susana Olhero. Contudo, o material convencional pode demorar muito tempo a desintegrar-se, o que impacta o crescimento do osso. “Também são precisos materiais que tenham essa compatibilidade de se degradarem à mesma velocidade que do crescimento do osso”, diz. Com a utilização de materiais biocerâmicos, o protótipo desenvolvido pelo 2BBone pretende dar resposta a esta necessidade.
Outra grande vantagem do método que recorre a impressão 3D é permitir ter um “desenho adaptado ao defeito daquele paciente”. Atualmente, há formas pré-definidas que o profissional de saúde precisa de adaptar na sala de operações para encaixar no defeito ósseo. “O nosso processo de fabrico é diferente e isso dá-nos alguma liberdade de construção de formas e de geometrias”, garante.
O processo permite ainda uma abordagem mais sustentável ao poupar na energia gasta e diminuir os desperdícios, “porque a impressão 3D constrói a peça camada a camada e, no final da impressão, temos uma peça pronta para ser colocada no paciente”.
O 2BBone foi finalizado em 2022, mas, entretanto, evoluiu para outras iniciativas. A equipa continua a investigar esta linha de substituto ósseo, com algumas atualizações, como o teste de outro tipo de materiais com a adição de fatores de crescimento que permitem uma reparação mais eficaz do osso.
A ajuda imprescindível dos fundos comunitários
O projeto 2BBone foi desenvolvido pelo CICECO – Instituto de Materiais de Aveiro, um laboratório da Universidade de Aveiro, em parceria com o INEB-Instituto Nacional de Engenharia Biomédica e o i3S - Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, ambos da Universidade do Porto. Recebeu um financiamento de cerca de 237 mil euros através do COMPETE 2020, do qual cerca de 201 mil euros são do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional.
Susana Olhero explica que sem financiamento seria “impossível” concretizar o projeto, tendo este apoio ajudado a contratar recursos humanos, a comprar o material de investigação necessário e a realizar trabalho de divulgação. “Ajudou-nos a ir a algumas conferências e a mostrar os resultados”, o que “dá a conhecer o nosso trabalho a outros investigadores e isso também abre portas para novas ideias e novas colaborações”, afirma.
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