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Quando nos movimentamos, uma das coisas que torna nosso movimento fluido e sem dor é a cartilagem. Esse tecido dá forma a partes do corpo, como as orelhas e o nariz, mas também está presente nas extremidades dos ossos, funcionando como um elemento flexível que reduz o atrito entre eles e permite o movimento nas articulações. A cartilagem é essencial, mas também delicada. Nos últimos anos, a ciência tem tentado criar cartilagem com impressoras 3D, cultivá-la usando células-tronco ou repará-la com injeções de hidrogel.
Esse é um campo em que a pesquisa está em andamento, e agora os cientistas da Universidade Northwestern desenvolveram um novo material bioativo que conseguiu regenerar cartilagem de alta qualidade nas articulações do joelho. Os testes têm sido tão promissores que os cientistas esperam que o material possa ser usado para prevenir cirurgias e doenças degenerativas.
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Moléculas dançantes: saiba mais sobre esse primeiro estudo
Antes de nos aprofundarmos nesse biomaterial, precisamos falar sobre descobertas anteriores feitas por pesquisadores da mesma universidade. Em novembro de 2021, pesquisadores da Northwestern desenvolveram uma terapia injetável que poderia reparar tecidos e reverter a paralisia após lesões graves na medula espinhal. Eles conseguiram isso graças a algo chamado “moléculas dançantes”.
Essas moléculas são nanofibras sintéticas compostas por centenas de milhares de moléculas que transportam informações para as células. Devido à sua estrutura química, elas estão em constante movimento, o que facilita a conexão com os receptores celulares no corpo, que também estão em movimento constante. Quando se unem, as nanofibras imitam a matriz extracelular do tecido e têm mostrado resultados promissores na regeneração de cartilagem e ossos.
Novo biomaterial que ajuda no crescimento da cartilagem
O tratamento com moléculas dançantes foi um avanço significativo, mas a novidade dos pesquisadores da Northwestern é um material bioativo que já está sendo testado e se mostrou eficaz na regeneração de cartilagem de alta qualidade. Trata-se de uma substância emborrachada que, na verdade, é uma rede de componentes moleculares que imitam o ambiente natural da cartilagem no corpo.
Em vez de usar as moléculas dançantes, o material é composto por dois componentes. De um lado, um peptídeo bioativo que se liga ao TGFb-1, uma proteína essencial para o crescimento e a manutenção da cartilagem. Do outro, ácido hialurônico modificado, que é um polissacarídeo naturalmente presente na cartilagem e no fluido sinovial que lubrifica as articulações.
Testes de campo do novo biomaterial
Quando o peptídeo e as partículas de ácido hialurônico modificado são combinados, eles promovem a auto-organização das fibras em escala nanométrica, imitando a arquitetura natural da cartilagem. Isso incentiva as células do próprio corpo a regenerar o tecido cartilaginoso. Como? Por meio de sinais bioativos nessas fibras nanométricas, que estimulam as células do corpo a produzir cartilagem.
Em seus estudos, os pesquisadores injetaram o material em articulações danificadas de ovelhas. É interessante notar que a cartilagem de ovelhas é semelhante à humana em termos de resistência, mas também é muito difícil de regenerar. Em apenas seis meses, houve evidências de reparo da própria cartilagem, incluindo o crescimento de cartilagem com biopolímeros naturais, como colágeno II e proteoglicanos. Em animais menores, essa regeneração da cartilagem é ainda mais rápida.
Biomaterial provoca o aumento da cartilagem
Os pesquisadores afirmam que não apenas a nova cartilagem cresceu para preencher as áreas afetadas, mas o tecido reparado era consistentemente de qualidade superior à da cartilagem de controle. Samuel I. Stupp, que liderou o estudo (assim como o estudo das moléculas dançantes), afirma que o material tem o potencial de substituir o método atual de cirurgia de microfratura. Na cirurgia de microfratura, são feitas pequenas fraturas nos ossos para induzir o crescimento de nova cartilagem, mas o problema é que a fibrocartilagem é formada, o que resulta em um tecido mais duro e fibroso, como o que temos nas orelhas ou no nariz.
Essa é uma cartilagem diferente da cartilagem hialina, que é a que temos entre os ossos, e é exatamente essa (ou uma muito semelhante) que é gerada com o novo biomaterial. O objetivo é que o novo material possa ser usado para evitar cirurgias de substituição de joelho, tratar doenças degenerativas como a osteoartrite e reparar cartilagem após lesões esportivas, como a dolorosa ruptura do ligamento cruzado anterior, promovendo uma nova cartilagem elástica e macia para as articulações.
Próximas etapas do estudo
Esses avanços contínuos na regeneração da cartilagem são extremamente importantes. Em 2019, a OMS estimou que cerca de 530 milhões de pessoas em todo o mundo sofrem de osteoartrite, uma condição degenerativa em que os tecidos das articulações se deterioram com o tempo. Isso faz com que os ossos se esfreguem uns nos outros durante o movimento, o que é muito doloroso e geralmente é tratado com cirurgia de substituição da articulação.
Com esses biomateriais, o objetivo é regenerar a cartilagem de forma não invasiva, evitando a necessidade de substituir a articulação. As próximas etapas da equipe da Northwestern incluem continuar os testes em animais com estruturas maiores e mais semelhantes às humanas para observar como o novo tecido responde ao longo do tempo e verificar se o tratamento pode ser aplicado a seres humanos.
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