Um novo híbrido de nanopartículas de biomaterial em conjunto com os métodos existentes de regeneração tecidual foi sintetizado com sucesso para promover e regenerar o tecido após a lesão da medula espinhal. O novo método tem o potencial de tratar lesões na medula espinhal.
O novo material exclusivo desenvolvido na Universidade de Limerick (UL), na Irlanda, mostrou-se uma promessa significativa no tratamento da lesão da medula espinhal.
Uma nova pesquisa realizada no Instituto Bernal da UL – publicada na revista Biomaterials Research – fez progressos empolgantes no campo do reparo do tecido 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 a lesão da 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 pela autora principal Aleksandra Serafin, candidata a Ph.D. na UL, usou um novo tipo de material de andaime e um novo composto polimérico eletricamente condutor exclusivo para promover o crescimento e a geração de novos tecidos que poderiam 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 de lesão e, apenas nos EUA, os custos anuais de saúde para o atendimento ao paciente com LM são de US $ 9,7 bilhões. Como atualmente não há tratamento amplamente disponível, a pesquisa contínua neste campo é crucial para encontrar um tratamento para melhorar a qualidade de vida do paciente, com o campo de pesquisa voltando-se para a engenharia de tecidos para novas estratégias de tratamento.
"O campo da engenharia de tecidos visa resolver o problema global da 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 as células cardíacas ou nervosas", explicou o professor Collins.
A equipe de pesquisa descreve um interesse crescente no uso de plataforma de engenharia de tecido eletrocondutor que surgiu devido ao crescimento e proliferação celular melhorados quando as células são expostas a uma plataforma condutora.
"Aumentar a condutividade dos 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 principal autora do estudo, Aleksandra Serafin.
"Infelizmente, severas limitações persistem ao usar o polímero PEDOT:PSS em aplicações biomédicas. O polímero depende do componente PSS para permitir que ele seja solúvel em água, mas quando esse material é implantado no corpo, ele exibe baixa biocompatibilidade.
"Isso significa que, após a exposição a esse polímero, o corpo tem potenciais respostas tóxicas ou imunológicas, que não são ideais em um tecido já danificado que estamos tentando regenerar. Isso limita severamente quais componentes de hidrogel podem ser incorporados com sucesso para criar plataformas condutoras ", acrescentou.
Novas nanopartículas de PEDOT (NPs) foram desenvolvidas no estudo para superar essa limitação. A síntese de NPs condutores de PEDOT permite a modificação personalizada da superfície dos 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 NPs PEDOT desenvolvidos para criar plataformas eletrocondutoras biocompatíveis para o reparo direcionado da lesão medular.
Um estudo completo das relações de estrutura, propriedade e função dessas plataformas projetadas com precisão para um desempenho otimizado no local da lesão foi realizado, incluindo pesquisas in vivo com modelos de lesão medular de ratos, realizadas pela Sra. Serafin durante um intercâmbio de pesquisa da Fulbright para o Departamento de Neurociência da Universidade da Califórnia em San Diego, que foi parceiro do projeto.
"A introdução dos NPs PEDOT 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", explicaram os pesquisadores.
A resposta biológica as plataformas PEDOT NP desenvolvidas foi estudada com células-tronco in vitro e em modelos animais de lesão medular in vivo. Excelente fixação de células-tronco e crescimento nas plataformas foram observados, eles relataram.
Os testes mostraram maior migração de células axonais em direção ao local da lesão medular, 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 plataforma, 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 da medula espinhal tem na vida de um paciente não é apenas físico, mas também psicológico, uma vez que pode afetar gravemente a saúde mental do paciente, resultando em aumento da incidência de depressão, estresse ou ansiedade", explicou Serafin.
"O tratamento de lesões na coluna vertebral, portanto, não só permitirá que o paciente ande ou se mova novamente, mas permitirá que ele viva suas vidas em todo o seu potencial, o que torna projetos como este tão vitais para as comunidades de pesquisa e médicas.
"Além disso, o impacto social geral no fornecimento de um tratamento eficaz para lesões na medula espinhal levará a uma redução nos custos de cuidados 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 da plataforma e criará gradientes de condutividade na mesma, com a condutividade aumentando em direção à extremidade distal da lesão para estimular ainda mais os neurônios a se regenerarem", acrescentou.
Author: Press Office
Source: University of Limerick
Contact: Press Office – University of Limerick
Original Research: Open access.
“Electroconductive PEDOT nanoparticle integrated scaffolds for spinal cord tissue repair” by Aleksandra Serafin et al. Biomaterials Research