Informação profissional para a indústria de plásticos portuguesa

Compósito bioativo favorece a cicatrização de fraturas ósseas

02/04/2024
Uma fratura óssea que não cicatriza representa um enorme fardo para o paciente e leva frequentemente à necessidade de outras cirurgias adicionais. Os investigadores do instituto Fraunhofer trabalharam em conjunto com parceiros para desenvolver um material compósito que pode ser utilizado no tratamento destes casos de não união.
O implante resultante (designado por scaffold) foi concebido para melhorar significativamente as taxas de sucesso do tratamento e acelerar o processo de cicatrização. O material é constituído por uma combinação de um polímero biodegradável e de vidro bioativo e pode servir de estrutura principal e de suporte. O seu objetivo é inibir o crescimento de bactérias no local da ferida e apoiar o crescimento de novas estruturas ósseas. Esta engenharia médica inovadora é o resultado do projeto de investigação conjunta SCABAEGO, financiado pelo Ministério Federal Alemão da Educação e Investigação (BMBF).
Na fábrica piloto, uma impressora 3D constrói o andaime a partir do material compósito. Foto: BellaSeno
Na fábrica piloto, uma impressora 3D constrói o andaime a partir do material compósito. Foto: BellaSeno.

Todos os anos, cerca de 800 mil ossos partidos são tratados nos hospitais alemães. Em cerca de 10 por cento destes casos, as complicações pós-tratamento ocorrem porque o osso não cicatriza corretamente, resultando numa pseudoartrose dolorosa que impossibilita a colocação de peso sobre o osso. Para os doentes, isto significa muitas vezes uma estadia prolongada no hospital com cirurgia de seguimento e tratamento a longo prazo, enquanto que para os serviços de saúde, implica uma terapia demorada e dispendiosa.

Para evitar que isso aconteça, o Instituto Fraunhofer de Tecnologia de Fabrico e Materiais Avançados IFAM apresentou uma solução elegante e eficaz através do projeto de investigação conjunta SCABAEGO (Scaffold Bioactive Glass-Enhanced Osteogenesis). O objetivo do projeto é testar a hipótese de trabalho de que a utilização de materiais bioativos em operações apoia o processo de cicatrização e reduz o risco de infeção. Os parceiros do instituto para este projeto são o Departamento de Traumatologia e Cirurgia Reconstrutiva do Hospital Universitário de Heidelberg, bem como a BellaSeno, uma empresa especializada em engenharia médica com sede em Leipzig.

Os investigadores do Fraunhofer IFAM desenvolveram um material compósito a partir do polímero biodegradável policaprolactona (PCL) e vidro bioativo. Este compósito é depois utilizado para imprimir em 3D estruturas principais e de suporte personalizadas para locais de fratura óssea, denominadas scaffolds. Antes disso, a estrutura do osso danificado é mapeada através de tomografia computorizada (TC). A estrutura personalizada substitui a parte do osso em falta. De seguida, é preenchida com medula óssea retirada da crista ilíaca ou de ossos longos maiores. Isto assegura que o material biológico de substituição óssea (osso autólogo artesanal, ABG) fica contido de forma estável e que o local da fratura cicatriza em segurança.

O suporte ósseo do projeto SCABAEGO pode ser personalizado para se adaptar a qualquer tamanho de osso longo...
O suporte ósseo do projeto SCABAEGO pode ser personalizado para se adaptar a qualquer tamanho de osso longo. Foto: Fraunhofer IFAM

O material compósito bioativo transforma-se em osso

O produto médico inovador oferece ainda mais vantagens. “O vidro bioativo aumenta o pH do meio envolvente para alcalino. A próxima coisa que queremos investigar é o resultado esperado deste facto, que é a inibição do crescimento de bactérias”, explica Kai Borcherding, chefe da unidade de negócios de Tecnologia Médica e Ciências da Vida do Fraunhofer IFAM. Os investigadores esperam que isto reduza significativamente o risco de infeção pós-operatória.

O vidro bioativo também apoia o crescimento de novo osso no local da fratura. Ao entrar em contacto com os fluidos corporais, o vidro transforma-se em hidroxilapatite, um composto químico derivado principalmente do fosfato de cálcio e uma substância muito semelhante ao osso. “Com o vidro bioativo, podemos resolver os problemas que os clínicos enfrentam - podemos inibir o crescimento bacteriano e fornecer um suporte eficaz para a cicatrização óssea. Ao fim de seis a sete anos, o suporte será totalmente biodegradado e convertido em osso”, afirma Tobias Großner, cirurgião de trauma e diretor de cirurgia experimental de trauma no Hospital Universitário de Heidelberg.

O vidro bioativo já é utilizado no tratamento de defeitos ósseos. A novidade é combiná-lo com PCL numa escala industrial. Os investigadores do Fraunhofer conseguiram unir vidro e PCL para criar um material compósito que pode ser utilizado diretamente no fabrico aditivo. O principal resultado disto é que podem ser produzidos estruturas 3D personalizadas. A produção do material compósito à escala industrial é simples e rápida. “O polímero PCL é misturado com o granulado de vidro e um solvente antes de ser submetido a várias etapas de processamento. No final, o solvente é removido através de secagem e o compósito residual é finamente moído”, explica Borcherding.

De PCL (esquerda) a compósito (direita) contendo vidro bioativo (centro). Fraunhofer IFAM
De PCL (esquerda) a compósito (direita) contendo vidro bioativo (centro). Fraunhofer IFAM

Estrutura de suporte ósseo personalizável

A BellaSeno, parceira do projeto, ‘imprime’ a estrutura de suporte a partir deste material utilizando uma impressora 3D. “Utilizamos a impressão 3D para podermos criar cada estrututa individualmente para se adaptar ao local da fratura de cada doente”, afirma Mohit Chhaya, diretor executivo da BellaSeno e coordenador do projeto. Antes disso, é efetuada uma tomografia computorizada do osso danificado. Pode então ser produzida uma imagem virtual 3D do osso. Utilizando estes dados, a impressora 3D constrói um andaime que se adapta perfeitamente ao osso. “Cada doente recebe um suporte único, feito à medida. Isto evita os demorados ajustes mecânicos e a adaptação no bloco operatório”, diz Großner.

Novo conceito para uma cicatrização fácil

Indo para além dos procedimentos anteriores, o material compósito inovador deverá permitir um progresso significativo no tratamento. A técnica contemporânea envolve a cobertura do local da fratura com um cimento ósseo numa operação inicial. O corpo humano entende este cimento como uma substância estranha e protege-se com um periósteo (membrana óssea). Este processo é conhecido como a técnica da membrana induzida de Masquelet. Este processo pode durar até dois meses. Após este período, o doente tem de ser novamente operado. Desta vez, o cirurgião abre o periósteo, retira o cimento, preenche o espaço com osso autólogo e volta a fechar o periósteo. Até agora, existiam poucas opções para ancorar com segurança o calo mole e, assim, curar as fraturas sem perturbações. Quando utilizado com uma placa ou um prego, o suporte fornece ao calo mole a estrutura necessária até o osso estar cicatrizado.

A equipa de investigação do projeto Scabaego já está a investigar o conceito in vitro e in vivo com testes pré-clínicos, trabalhando em conjunto com o Hospital Universitário de Heidelberg. Enquanto estes estão em curso, a receita do compósito está a ser otimizada. A proporção de vidro bioativo no suporte pode variar entre 10 e 30 por cento. “Estamos a experimentar as proporções da mistura para que possamos aproveitar ao máximo as características biologicamente positivas do vidro, mantendo a resistência do núcleo do andaime”, diz Borcherding.

REVISTAS

Siga-nosEasy fairs Iberia - Porto

Media Partners

NEWSLETTERS

  • Newsletter InterPlast

    10/04/2024

  • Newsletter InterPlast

    03/04/2024

Subscrever gratuitamente a Newsletter semanal - Ver exemplo

Password

Marcar todos

Autorizo o envio de newsletters e informações de interempresas.net

Autorizo o envio de comunicações de terceiros via interempresas.net

Li e aceito as condições do Aviso legal e da Política de Proteção de Dados

Responsable: Interempresas Media, S.L.U. Finalidades: Assinatura da(s) nossa(s) newsletter(s). Gerenciamento de contas de usuários. Envio de e-mails relacionados a ele ou relacionados a interesses semelhantes ou associados.Conservação: durante o relacionamento com você, ou enquanto for necessário para realizar os propósitos especificados. Atribuição: Os dados podem ser transferidos para outras empresas do grupo por motivos de gestão interna. Derechos: Acceso, rectificación, oposición, supresión, portabilidad, limitación del tratatamiento y decisiones automatizadas: entre em contato com nosso DPO. Si considera que el tratamiento no se ajusta a la normativa vigente, puede presentar reclamación ante la AEPD. Mais informação: Política de Proteção de Dados

interplast.pt

InterPLAST - Informação profissional para a indústria de plásticos portuguesa

Estatuto Editorial