.
Um novo material exclusivo desenvolvido na Universidade de Limerick, na Irlanda, mostrou uma promessa significativa no tratamento de lesões na medula espinhal.
A pesquisa realizada no Bernal Institute da UL — publicada na revista Pesquisa de Biomateriais — fez progressos empolgantes no campo do reparo de tecidos da medula espinhal.
Novos biomateriais híbridos desenvolvidos na UL na forma de nanopartículas e com base na prática existente no campo da engenharia de tecidos foram sintetizados com sucesso para promover o reparo e a regeneração após lesões na medula espinhal, de acordo com os pesquisadores.
A equipe da UL liderada pelo professor Maurice N Collins, professor associado da Escola de Engenharia da UL e principal autora Aleksandra Serafin, candidata a doutorado na UL, usou um novo tipo de material de suporte e um novo composto de polímero eletricamente condutor exclusivo para promover o crescimento de novos tecidos e geração que poderia avançar no tratamento da lesão da medula espinhal.
“A lesão da medula espinhal continua sendo uma das lesões traumáticas mais debilitantes que uma pessoa pode sofrer durante a vida, afetando todos os aspectos da vida da pessoa”, explicou o professor Collins.
“O distúrbio debilitante resulta em paralisia abaixo do nível da lesão e, somente nos Estados Unidos, os custos anuais de assistência médica para pacientes com LME são de US$ 9,7 bilhões. Como atualmente não há tratamento amplamente disponível, a pesquisa contínua neste campo é crucial para encontrar uma solução tratamento para melhorar a qualidade de vida do paciente, com o campo de pesquisa voltado para a engenharia de tecidos para novas estratégias de tratamento.
“O campo da engenharia de tecidos visa resolver o problema global de escassez de órgãos e tecidos doados, em que uma nova tendência surgiu na forma de biomateriais condutores. As células do corpo são afetadas pela estimulação elétrica, especialmente as células de natureza condutora como células cardíacas ou nervosas”, explicou o professor Collins.
A equipe de pesquisa descreve um interesse crescente no uso de andaimes de engenharia de tecidos eletrocondutores que surgiu devido ao melhor crescimento e proliferação celular quando as células são expostas a um andaime condutor.
“Aumentar a condutividade de biomateriais para desenvolver tais estratégias de tratamento normalmente se concentra na adição de componentes condutores, como nanotubos de carbono ou polímeros condutores, como PEDOT: PSS, que é um polímero condutor comercialmente disponível que tem sido usado até o momento no campo da engenharia de tecidos ”, explicou a autora principal Aleksandra Serafin, doutoranda em Bernal e na Faculdade de Ciências e Engenharia da UL.
“Infelizmente, persistem severas limitações ao usar o polímero PEDOT:PSS em aplicações biomédicas. O polímero depende do componente PSS para permitir que seja solúvel em água, mas quando este material é implantado no corpo, ele exibe baixa biocompatibilidade.
“Isso significa que, após a exposição a esse polímero, o corpo tem respostas potencialmente tóxicas ou imunológicas, que não são ideais em um tecido já danificado que estamos tentando regenerar. Isso limita severamente quais componentes do hidrogel podem ser incorporados com sucesso para criar andaimes condutores, ” ela adicionou.
Novas nanopartículas PEDOT (NPs) foram desenvolvidas no estudo para superar essa limitação. A síntese de NPs PEDOT condutoras permite a modificação personalizada da superfície das NPs para alcançar a resposta celular desejada e aumentar a variabilidade de quais componentes de hidrogel podem ser incorporados, sem a presença necessária de PSS para solubilidade em água.
Neste trabalho, biomateriais híbridos compostos de gelatina e ácido hialurônico imunomodulador, um material que o professor Collins desenvolveu ao longo de muitos anos na UL, foram combinados com os novos PEDOT NPs desenvolvidos para criar andaimes eletrocondutores biocompatíveis para reparo direcionado de lesões na medula espinhal.
Foi realizado um estudo completo das relações de estrutura, propriedade e função desses andaimes projetados com precisão para desempenho otimizado no local da lesão, incluindo pesquisa in vivo com modelos de lesão da medula espinhal em ratos, que foi realizada pela Sra. intercâmbio de pesquisa com o Departamento de Neurociências da Universidade da Califórnia em San Diego, que foi parceiro do projeto.
“A introdução dos PEDOT NPs no biomaterial aumentou a condutividade das amostras. Além disso, as propriedades mecânicas dos materiais implantados devem imitar o tecido de interesse em estratégias de engenharia de tecidos, com os andaimes PEDOT NP desenvolvidos combinando os valores mecânicos da medula espinhal nativa cordão”, explicaram os pesquisadores.
A resposta biológica aos scaffolds PEDOT NP desenvolvidos foi estudada com células-tronco in vitro e em modelos animais de lesão medular in vivo. Foi observado um excelente apego e crescimento de células-tronco nos andaimes, relataram eles.
Os testes mostraram maior migração de células axonais em direção ao local da lesão da medula espinhal, no qual o andaime PEDOT NP foi implantado, bem como níveis mais baixos de cicatrização e inflamação do que no modelo de lesão que não tinha andaime, de acordo com o estudo.
No geral, esses resultados mostram o potencial desses materiais para o reparo da medula espinhal, diz a equipe de pesquisa.
“O impacto que a lesão medular tem na vida do paciente não é apenas físico, mas também psicológico, pois pode afetar gravemente a saúde mental do paciente, resultando em aumento da incidência de depressão, estresse ou ansiedade”, explicou a Sra. Serafin.
“Portanto, o tratamento de lesões na coluna não apenas permitirá que o paciente ande ou se mova novamente, mas também permitirá que vivam suas vidas em todo o seu potencial, o que torna projetos como este tão vitais para a pesquisa e as comunidades médicas. Além disso, o impacto social geral em fornecer um tratamento eficaz para lesões na medula espinhal levará a uma redução nos custos de saúde associados ao tratamento de pacientes.
“Esses resultados oferecem perspectivas encorajadoras para os pacientes e mais pesquisas nessa área estão planejadas.
“Estudos mostraram que o limiar de excitabilidade dos neurônios motores na extremidade distal de uma lesão na medula espinhal tende a ser maior. Um projeto futuro melhorará ainda mais o design do andaime e criará gradientes de condutividade no andaime, com a condutividade aumentando em direção à extremidade distal da lesão para estimular ainda mais a regeneração dos neurônios”, acrescentou.
Este projeto foi financiado pelo Irish Research Council em parceria com a Johnson & Johnson, bem como pela Irish Fulbright Association, o que permitiu um intercâmbio de pesquisa com a Universidade da Califórnia em San Diego. A faculdade de Ciências e Engenharia e o Instituto de Investigação em Saúde da UL também prestaram apoio.
.
