Regeneração da cartilagem do joelho com um 'chute' elétrico
A piezoeletricidade é o segredo para regenerar com sucesso a cartilagem robusta e funcional nas articulações dos mamíferos.
Os bioengenheiros da UConn regeneraram com sucesso a cartilagem no joelho de um coelho, um salto promissor para a cura das articulações em humanos, relatam na edição de 12 de janeiro da Science Translational Medicine.
A artrite é uma doença comum e dolorosa causada por danos às nossas articulações. Normalmente almofadas de cartilagem amortecem esses pontos. Mas lesões ou idade podem desgastá-lo. À medida que a cartilagem se deteriora, o osso começa a atingir o osso e as atividades cotidianas, como caminhar, tornam-se terrivelmente dolorosas.
Os melhores tratamentos disponíveis tentam substituir a cartilagem danificada por um pedaço saudável retirado de outra parte do corpo ou de um doador. Mas a cartilagem saudável é limitada. Se for seu, transplantá-lo pode ferir o local de onde foi retirado; se for de outra pessoa, seu sistema imunológico provavelmente o rejeitará.
O melhor tratamento possível seria regenerar a cartilagem saudável na própria articulação danificada. Alguns pesquisadores tentaram amplificar os fatores de crescimento químicos para induzir o corpo a desenvolver cartilagem por conta própria; outras tentativas contam com um andaime de bioengenharia para dar ao corpo um modelo para o tecido fresco. Mas nenhuma dessas abordagens funciona, mesmo em combinação.
"A cartilagem regenerada não se comporta como a cartilagem nativa. Ela quebra, sob o estresse normal da articulação", diz o bioengenheiro da UConn, Thanh Nguyen.
O laboratório de Nguyen também tem trabalhado na regeneração da cartilagem e descobriu que os sinais elétricos são a chave para o crescimento normal. Eles projetaram um andaime de tecido feito de nanofibras de ácido poli-L lático (PLLA), um polímero biodegradável frequentemente usado para costurar feridas cirúrgicas. O nanomaterial tem uma propriedade elegante chamada piezoeletricidade. Quando é espremido, produz uma pequena explosão de corrente elétrica. O movimento regular de uma articulação, como uma pessoa caminhando, pode fazer com que o andaime PLLA gere um campo elétrico fraco, mas constante, que incentiva as células a colonizá-lo e crescer em cartilagem. Não são necessários fatores de crescimento externos ou células-tronco (que são potencialmente tóxicos ou correm o risco de eventos adversos indesejados) e, crucialmente, a cartilagem que cresce é mecanicamente robusta.
A equipe testou recentemente o andaime no joelho de um coelho ferido. O coelho foi autorizado a pular em uma esteira para se exercitar depois que o andaime foi implantado e, como previsto, a cartilagem voltou a crescer normalmente. “A piezoeletricidade é um fenômeno que também existe no corpo humano. Osso, cartilagem, colágeno, DNA e várias proteínas têm uma resposta piezoelétrica. Dr. Yang Liu, pós-doutorando do grupo de Nguyen e principal autor do trabalho publicado.
Os resultados são empolgantes, mas Nguyen é cauteloso.
"Este é um resultado fascinante, mas precisamos testá-lo em um animal maior", um com tamanho e peso mais próximos de um humano, diz Nguyen. Seu laboratório gostaria de observar os animais tratados por pelo menos um ano, provavelmente dois, para garantir que a cartilagem seja durável. E seria ideal testar os andaimes de PLLA também em animais mais velhos. A artrite é normalmente uma doença da velhice em humanos. Animais jovens se curam mais facilmente do que os velhos - se o andaime piezoelétrico também ajudar os animais mais velhos a se curarem, isso realmente pode ser um avanço da bioengenharia.
Este trabalho é apoiado pelo NIH (concessão # R21EB024787 e R21AR078744). Outros coautores da publicação STM incluem Godwin Dzidotor, Thinh T. Le, Tra Vinikoor, Kristin Morgan, Eli J. Curry, Ritopa Das, Aneesah McClinton, Ellen Eisenberg, Lorraine N. Apuzzo, Khanh TM Tran, Pooja Prasad, Tyler J. Flanagan, Ho-Man Kan, Meysam T. Chorsi, Dr. Seok-Woo Lee, Dr. Kevin WH Lo e Dr. Cato T. Laurencin.
Fonte da história:
Materiais fornecidos pela Universidade de Connecticut . Original escrito por Kim Krieger. Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.
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- Yang Liu, Godwin Dzidotor, Thinh T. Le, Tra Vinikoor, Kristin Morgan, Eli J. Curry, Ritopa Das, Aneesah McClinton, Ellen Eisenberg, Lorraine N. Apuzzo, Khanh TM Tran, Pooja Prasad, Tyler J. Flanagan, Seok- Woo Lee, Ho-Man Kan, Meysam T. Chorsi, Kevin WH Lo, Cato T. Laurencin, Thanh D. Nguyen. Estimulação piezoelétrica induzida pelo exercício para regeneração da cartilagem em coelhos . Medicina Translacional da Ciência , 2022; 14 (627) DOI: 10.1126/scitranslmed.abi7282
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Universidade de Connecticut. "Recrescimento da cartilagem do joelho com um chute elétrico: a piezoeletricidade é o segredo para regenerar com sucesso a cartilagem robusta e funcional nas articulações dos mamíferos." ScienceDaily. ScienceDaily, 12 de janeiro de 2022.