Revista de Medicina Regenerativa

Biomateriais e Bioengenharia

Avanços tecnológicos estão em andamento para o desenvolvimento de monitoramento contínuo e regulação dos níveis de glicose por meio da implantação de chips sensores. Espera-se que a tecnologia Lab-on-a-chip modernize o diagnóstico e o torne mais fácil e regulamentado. Outra área que pode melhorar os cuidados de saúde de amanhã é a distribuição de medicamentos. As microagulhas têm o potencial de superar as limitações das agulhas convencionais e estão sendo estudadas para a administração de medicamentos em diferentes locais do corpo humano. Há um enorme avanço na área de fabricação de andaimes que melhorou o potencial da engenharia de tecidos. A maioria dos andaimes emergentes para engenharia de tecidos são hidrogéis e criogéis. Os hidrogéis dinâmicos têm enorme aplicação na engenharia de tecidos e na distribuição de medicamentos. Além disso, os criogéis são supermacroporosos, permitem a fixação e proliferação da maioria dos tipos de células de mamíferos e têm demonstrado aplicação na engenharia de tecidos e na bioseparação.

Do ponto de vista da saúde, os biomateriais podem ser divididos nas seguintes categorias: (1) Sintéticos (metais, polímeros, cerâmicos e compósitos); (2) De origem natural (de origem animal e vegetal); (3) Materiais semissintéticos ou híbridos. Todos estes tipos de biomateriais são utilizados na área da saúde há muito tempo, mas os desenvolvimentos que se seguiram aumentaram a sua utilidade na área da saúde. Os metais são a classe de materiais amplamente utilizados para aplicações de suporte de carga. Alguns dos exemplos incluem fios e parafusos para placas de fixação de fraturas e articulações artificiais. Durante a artroplastia de quadril, os componentes femorais são geralmente fabricados a partir de ligas Co-Cr-Mo ou Co-Ni-Mo ou ligas de titânio. Polímeros como implantes ou dispositivos biomédicos são usados ​​como próteses faciais, tubos traqueais, partes renais e hepáticas, componentes cardíacos, etc. O polietileno de ultra-alto peso molecular (UHMWPE) tem mostrado aplicação nas articulações do joelho, quadril e ombro.

As cerâmicas têm revelado aplicação como implantes dentários ou materiais de preenchimento. Como as cerâmicas têm baixa tenacidade à fratura, elas têm aplicações limitadas como materiais de suporte de carga. Os materiais compósitos são amplamente utilizados para próteses de membros, devido à combinação de baixa densidade e alta resistência. Poucos tipos de materiais compósitos, como enchimento de bisfenol A-glicidil-quartzo/sílica e enchimento de polimetilmetacrilato-vidro, são amplamente utilizados para restaurações dentárias. Polímeros de origem natural, como colágeno, gelatina, alginato, ácido hialurônico, etc., são amplamente utilizados nas áreas de saúde para a fabricação de estruturas tridimensionais (3-D) para apoiar o crescimento e a proliferação celular. Tais estruturas semeadas com células 3-D imitam o tecido hospedeiro nativo, portanto têm aplicabilidade significativa na área da medicina regenerativa. Como os biomateriais de origem natural têm resistência mecânica limitada, isso restringe suas aplicações em regiões de suporte de carga. Portanto, tais materiais estão sendo modificados quimicamente para melhorar suas propriedades mecânicas. Exemplos incluem cadeias de colágeno modificadas com lisina e hidroxila-lisina, fibrinogênio PEGuilado (PF), etc.

A primeira geração de biomateriais evoluiu durante as décadas de 1960 e 1970 para sua aplicação como implantes médicos. O objetivo básico durante a fabricação desses biomateriais era manter um equilíbrio entre as propriedades físicas e mecânicas juntamente com uma toxicidade mínima para o tecido hospedeiro. As propriedades ideais dos biomateriais de primeira geração procuradas pelos cirurgiões eram (1) propriedades mecânicas apropriadas; (2) resistência à corrosão em ambiente aquoso; e (3) não deve provocar toxicidade ou carcinogenicidade em tecidos vivos. Mas os biomateriais de segunda geração foram desenvolvidos para serem bioativos. Novos desenvolvimentos com a tecnologia de biomateriais estão agora se traduzindo na expansão de biomateriais de terceira geração que podem estimular uma resposta celular específica. Os exemplos incluem vidro bioativo (3ª geração) e espumas porosas que são projetadas de forma a ativar genes que podem estimular a regeneração de tecidos vivos. Esforços também estão sendo feitos para desenvolver materiais de andaime que possuam características em nanoescala, a fim de imitar a matriz extracelular nativa do hospedeiro.

Atualmente o principal foco dos pesquisadores é o desenvolvimento de tecidos artificiais (como biomateriais) que possuam características arquitetônicas iguais às da contraparte natural. Espera-se que o desenvolvimento e o uso de biomateriais aumentem nos próximos anos. Novos métodos prognósticos estão sendo desenvolvidos e disponibilizados para auxiliar no progresso de abordagens inovadoras para cuidados de saúde acessíveis.