Biomateriais: o que são, tipos e características

Os seres humanos (e a maioria dos animais) têm alguma capacidade de curar feridas e ferimentos. Normalmente, as aberturas da epiderme por processos mecânicos seguem um mecanismo de cura previsível do ponto de vista médico: formação de coágulos, inflamação, proliferação celular e diferenciação das novas cepas, a fim de remodelar o tecido e devolvê-lo ao seu estado original o máximo possível. possível.

De qualquer forma, não apenas a epiderme é reparada. Consolidação óssea e mobilização de células satélites de miócitos (em osso e músculo, respectivamente), são exemplos de outros mecanismos fisiológicos que tentam curar microrupturas e fraturas em nosso aparelho locomotor.

Por exemplo, quando há uma fratura em um osso, os corpos celulares (osteócitos, osteoblastos, osteoclastos e células osteoprogenitores) secretam e remodelam a matriz óssea, a fim de conseguir que o osso recupere sua forma normal no menor tempo possível. Normalmente, dentro de 6 a 8 semanas, uma melhora significativa pode ser observada.

Infelizmente, nem todos os tecidos cicatrizam bem e alguns carecem totalmente de capacidade regenerativa perfeita, como o coração ou outros órgãos. Para desafiar os limites das capacidades fisiológicas humanas e potencialmente salvar milhões de vidas, os biomateriais chegam aos nossos tempos. Saiba tudo sobre eles, pois o futuro da medicina é o menos promissor.

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O que são biomateriais?

Um biomaterial, do ponto de vista médico, é qualquer material natural ou sintético destinado a ser introduzido em tecidos vivos, especialmente como parte de um elemento cirúrgico ou implante. A nível fisiológico, estes materiais apresentam propriedades únicas face aos restantes, uma vez que podem contato com tecido vivo imediatamente sem causar respostas imunes negativas no paciente.

Além disso, deve-se notar que os biomateriais não realizam sua função por meio da segregação de substâncias farmacológicas e não dependem da metabolização pelo organismo para alcançar o efeito desejado (caso contrário, estaríamos falando de drogas). A sua mera funcionalidade e magia reside em estar (e adaptar-se) no lugar certo, uma vez que servem idealmente para suplantar qualquer tecido duro ou mole que tenha sofrido algum tipo de dano. Além de seu uso típico, eles também são cada vez mais usados ​​como métodos de diagnóstico e outros eventos clínicos.

A primeira geração de biomateriais foi concebida por volta de 1940, com pico de utilidade e função nas décadas de 1960 e 1970. À medida que o conhecimento médico e os materiais foram refinados, as capacidades desses elementos foram se aprimorando ao longo do tempo, dando origem a compostos de segunda e terceira geração. Algumas de suas propriedades ideais são as seguintes:

• Propriedades mecânicas adequadas: um biomaterial altamente rígido não pode ser introduzido em um tecido natural frouxo, pois sua funcionalidade correta seria impedida.
• Resistência à corrosão em meio aquoso: o corpo humano é 60% água. Portanto, que o biomaterial seja resistente ao estresse hídrico é fundamental.
• Não deve promover toxicidade local ou eventos carcinogênicos no tecido em que é colocado.
• A partir da segunda geração, buscou-se que os materiais também fossem bioativos. Estes devem induzir uma resposta fisiológica que suporte a função e o desempenho do biomaterial.
• Outra das novas características procuradas é que alguns dos materiais eram capazes de ser reabsorvidos. Isso significa que eles desaparecem ou mudam drasticamente com o tempo e podem ser metabolizados pelo organismo.
• Finalmente, hoje espera-se que alguns deles estimulem respostas específicas no nível celular.

Como você pode imaginar, as propriedades ideais de um biomaterial dependem inteiramente da funcionalidade. Por exemplo, um cirurgião deseja que um parafuso aplicado para fixar um enxerto em lesões ligamentares seja reabsorvido com o tempo, para que o paciente não precise intervir novamente. Por outro lado, se o biomaterial substitui uma estrutura vital, a ideia é que ele seja permanente e resista a todos os elementos do ecossistema corporal.

Além do mais, alguns biomateriais são interessantes do ponto de vista celular, pois podem desenvolver seu crescimento e diferenciação. Por exemplo, alguns cristais bioativos de terceira geração são projetados para ativar certos genes em células de tecidos danificados, a fim de promover uma regeneração rápida. Parece uma tecnologia retirada de um futuro distópico, mas isso é uma realidade hoje.

Tipos de biomateriais

Para que tudo o que foi dito acima não fique em uma série de conceitos etéreos, apresentamos a você uma prova da utilidade dos biomateriais. Não podemos cobri-los todos (pois a lista é muito longa), mas reunimos alguns dos mais interessantes. Não o perca.

1. Cerâmica de Fosfato de Cálcio

Cerâmicas porosas de fosfato de cálcio podem ser usadas para reparar certos defeitos intraósseos, pois não são tóxicos, são biocompatíveis com o organismo e não alteram significativamente os níveis de cálcio e fósforo no sangue. De qualquer forma, como as biocerâmicas são eminentemente duras e se degradam muito lentamente, geralmente é necessário combiná-las com polímeros biodegradáveis ​​para obter melhores resultados.

Esses tipos de implantes são usados ​​para promover a recuperação óssea em fraturas, por exemplo. Curiosamente, observou-se que a imbuição desses biomateriais com células-tronco mesenquimais pode promover uma regeneração tecidual mais rápida e melhor em determinados animais. Como você pode ver, um biomaterial não é apenas um mineral ou composto, mas uma mistura de elementos orgânicos e inorgânicos que tentam encontrar o equilíbrio perfeito para alcançar sua funcionalidade.

2. cristais bioativos

Os cristais bioativos também são ideais para certos processos regenerativos no nível ósseo, pois sua taxa de degradação pode ser controlada, eles secretam certos materiais iônicos com potencial osteogênico e têm uma afinidade mais do que correta com o tecido ósseo. Por exemplo, vários estudos mostraram que alguns cristais bioativos promovem a ativação de osteoblastos, células do tecido ósseo que secretam matriz intercelular que dá ao osso sua força e funcionalidade.

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3. Parafusos bicorticais reabsorvíveis

Placas e parafusos reabsorvíveis à base de ácidos polilático e poliglicólico estão na ordem do dia, pois eles substituem cada vez mais os elementos de titânio duro que trouxeram tantos problemas ao soldar lesões.

Por exemplo, o poliglicolato é um material forte e não rígido que não desfia e oferece boa segurança como pilar durante a sutura. Esses materiais superam em muito o titânio, pois causam muito menos desconforto ao paciente, são menos caros e não requerem remoção cirúrgica.

4. remendos de biomateriais

Até agora mencionamos biomateriais que são usados ​​para regeneração óssea, mas também são usados ​​em tecidos moles. Por exemplo, o Instituto Nacional de Imagem Biomédica e Bioengenharia está desenvolvendo manchas de alginato, baseadas em algas marrons, como selantes terapêuticos para tratar infiltrações pulmonares de trauma, cirurgia ou condições como pneumonia e fibrose cística.

Os resultados dessas tecnologias são promissores, pois os adesivos de alginato parecem responder bem a pressões semelhantes às exercidas pelos pulmões e ajudam na regeneração dos tecidos desses órgãos tão essenciais para a vida.

5. “Bandagem” de hidrogel para queimaduras

As pessoas que sofrem queimaduras graves experimentam uma verdadeira agonia ao manusear seus curativos e, além disso, retardam o crescimento epidérmico e a regeneração dos tecidos. Com o uso dos hidrogéis que estão sendo estudados atualmente, essa série de problemas pode desaparecer.

O hidrogel atuaria como um filme ideal para prevenir infecção e degradação causada por inclemências ambientais na ferida.. Além disso, poderia dissolver-se ao ritmo de certos procedimentos controlados e expor a lesão sem o estresse mecânico que isso acarreta. Sem dúvida, isso melhoraria infinitamente a permanência hospitalar de pacientes com queimaduras graves.

Resumo

Tudo o que dissemos não é baseado em conjecturas e hipóteses: muitos desses materiais já estão em uso hoje, enquanto outros estão sendo desenvolvidos ativamente.

Como você pode ver, o futuro da medicina é, para dizer o mínimo, promissor. Com a descoberta e o refinamento dos biomateriais, abrem-se infinitas possibilidades, desde a reabsorção de parafusos e suturas para a integração de elementos nos tecidos que promovem a ativação dos mecanismos de cicatrização ter. Sem dúvida, a realidade é mais estranha que a ficção no campo da medicina.

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