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Cientistas da UNSW Sydney criaram um novo material que pode mudar a forma como o tecido humano pode ser cultivado em laboratório e usado em procedimentos médicos.
O novo material pertence a uma família de substâncias chamadas hidrogéis, a essência das substâncias “mole” da vida encontradas em todos os seres vivos, como a cartilagem dos animais e as plantas, como as algas marinhas. As propriedades dos hidrogéis os tornam muito úteis na pesquisa biomédica porque podem imitar o tecido humano, permitindo que as células cresçam em laboratório.
Existem também hidrogéis produzidos pelo homem que são utilizados numa vasta gama de produtos, desde alimentos e cosméticos a lentes de contacto e materiais absorventes e, mais recentemente, em investigação médica para selar feridas e substituir tecidos danificados. Embora possam funcionar adequadamente como preenchedores de espaço que estimulam o crescimento de tecidos, os hidrogéis sintéticos são insuficientes na recriação das propriedades complexas do tecido humano real.
Mas em um artigo de pesquisa publicado hoje em Comunicações da Naturezacientistas da UNSW descrevem como um novo hidrogel feito em laboratório se comporta como um tecido natural, com uma série de qualidades surpreendentes que têm implicações para a tecnologia médica, alimentar e de fabricação.
O professor associado Kris Kilian, da Escola de Ciência e Engenharia de Materiais e Escola de Química da UNSW, diz que o material hidrogel é feito de peptídeos curtos e muito simples, que são os blocos de construção das proteínas.
“O material é bioativo, o que significa que as células encapsuladas se comportam como se vivessem em tecido natural”, disse A/Prof. Kilian diz.
“Ao mesmo tempo, o material é antimicrobiano, o que significa que irá prevenir infecções bacterianas. Esta combinação coloca-o no local ideal para materiais que possam ser úteis na medicina. depois de ser esmagado, fraturado ou expelido de uma seringa. Isso o torna ideal para bioimpressão 3D ou como material injetável para medicamentos.”
Descoberta surpresa no bloqueio
Ashley Nguyen, estudante de doutorado na Escola de Química da UNSW e primeira autora do artigo, fez essa descoberta durante o bloqueio da Covid19 usando simulações de computador. Nguyen estava à procura de moléculas que se automontassem – onde se organizassem espontaneamente sem intervenção humana – e deparou-se com o conceito de “zíperes de triptofano”. Estas são cadeias curtas de aminoácidos com múltiplos triptofanos que atuam como um zíper para promover a automontagem, que foram apelidadas de “Trpzip”.
“Fiquei entusiasmado ao identificar uma sequência peptídica única usando simulações computacionais que poderia formar um hidrogel”, diz a Sra. Nguyen.
“Depois que voltamos ao laboratório, sintetizei o principal candidato e fiquei emocionado ao vê-lo realmente formar um gel.”
Ms Nguyen diz que a descoberta deste hidrogel tem o potencial de ser uma alternativa ética aos materiais naturais amplamente utilizados.
“Os hidrogéis naturais são usados em toda a sociedade – desde o processamento de alimentos até os cosméticos – mas exigem a colheita de animais, o que levanta preocupações éticas”, diz ela.
“Além disso, os materiais de origem animal são problemáticos para uso em humanos devido à resposta imunológica negativa que ocorre. Com o Trpzip, temos um material sintético que não só mostra potencial em muitas áreas onde os materiais naturais são usados atualmente, mas também pode superá-los. em outros, como pesquisa clínica”.
Resultados do mundo real
Para testar a viabilidade do Trpzip na pesquisa biomédica, A/Prof. A equipe de Kilian fez parceria com o pesquisador Dr. Shafagh Waters, da Escola de Ciências Biomédicas da UNSW Sydney, que usa Matrigel – um hidrogel colhido de tumores de camundongos – para a cultura de tecidos de pacientes em sua pesquisa.
“Matrigel tem algumas desvantagens no uso em pesquisa porque cada lote é diferente. Uma alternativa quimicamente definida poderia ser mais barata e mais uniforme, o que seria altamente benéfico para a pesquisa biomédica”, diz o Dr. Waters.
A/Prof Kilian observa que o negócio de materiais naturais é uma indústria de bilhões de dólares e diz que a equipe está interessada em explorar caminhos para a comercialização.
“Acreditamos que os hidrogéis Trpzip e materiais semelhantes fornecerão uma alternativa mais uniforme e econômica aos produtos de origem animal. Seria um resultado tremendo se nosso material reduzisse o número de animais usados em pesquisas científicas.”
A próxima fase da pesquisa envolverá parcerias com cientistas clínicos e da indústria para testar a utilidade dos géis Trpzip na cultura de tecidos e explorar aplicações que destacam as características dinâmicas únicas, como bioimpressão 3D e entrega de células-tronco.
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