Uma das características da doença periodontal é a destruição do osso alveolar e dos tecidos periodontais. Gengiva, ligamento periodontal, osso e cemento são destruídos, podendo acarretar a perda dos dentes.
Distúrbios ósseos, como tumores, infecções e trauma, também acarretam a perda óssea, existindo assim, uma enorme necessidade para a engenharia de tecidos ósseos na odontologia.
As terapias convencionais para os defeitos ósseos incluem enxertos ósseos artificiais como biocerâmicas e metais, preenchedores ósseos como cimentos, autoenxertos, aloenxertos e xenoenxertos. Contudo, esses métodos terapêuticos requerem procedimentos cirúrgicos invasivos e apresentam desvantagens, como uma maior incidência de enfermidades no sítio doador, tamanho limitado do material passível de doação, risco de transmissão de doenças ou de rejeição, assim como dor e sofrimento do paciente.
Neste sentido, para superar essas limitações, novos horizontes para a regeneração do tecido ósseo estão emergindo com uma gama de usos de biomateriais, scaffolds e impressão 3D como alternativas para a regeneração do tecido ósseo.
O uso de scaffolds para o desenvolvimento de novos tecidos na regeneração óssea e tecidual
Devido à estrutura hierárquica do periodonto, a regeneração periodontal bem-sucedida continua sendo um desafio, pois requer uma série de respostas coordenadas em várias interfaces de tecidos moles e duros.
O uso das tecnologias disponíveis atualmente possibilita a produção de estruturas chamadas de scaffolds, que consistem em espécie de moldes/suportes combinados ou não com fatores de crescimento, e cultivo de células, que recapitulam os tecidos nativos e a regeneração previsível da gengiva e ligamento periodontal, assim como tecidos periodontais duro (osso e cemento).
Construções com scaffolds, que funcionam como suportes, podem fornecer um microambiente adequado para células recrutadas, otimizar os efeitos benéficos de tratamentos baseados em células e permitir a liberação controlada de sinais biológicos, como fatores de crescimento.
Requisitos fundamentais dos scaffolds
Em geral, os scaffolds devem atender a quatro requisitos fundamentais: (1) forma: capaz de corresponder à geometria de defeitos 3D complexos; (2) função: deve suportar transitoriamente as demandas funcionais e biomecânicas durante a cicatrização; (3) formação: deve potencializar a regeneração; e (4) fixação: deve interagir e integrar-se prontamente com os tecidos circundantes.
Tipos de scaffolds
Na engenharia óssea, para que um scaffold promova a regeneração óssea é importante que tenha um alto modulo de elasticidade, fornecendo suporte mecânico temporário sem apresentar fadiga ou falha, de forma que fique retido no espaço para o qual foi designado e também possa fornecer espaço suficiente para o crescimento adequado dos tecidos.
Dentre os vários materiais disponíveis para o planejamento de scaffolds na regeneração óssea alveolar têm-se os materiais sintéticos, que incluem as biocerâmicas e os polímeros sintéticos.
Biocerâmicas
As biocerâmicas consistem materiais cristalinos, sintéticos, sólidos, inorgânicos e não metálicos, que apresentam como vantagens a biocompatibilidade, estabilidade dimensional e não serem tóxicos aos tecidos.
As biocerâmicas incluem o vidro bioativo, derivados do fosfato de cálcio como a hidroxiapatita, o fosfato tricálcico, e o sulfato de cálcio.
Polímeros sintéticos
Os polímeros sintéticos são mais fáceis de personalizar suas características micro e macroestruturais (ou seja, tamanho dos poros e taxa de degradação) e também possuem maior estabilidade do material do que biomateriais naturais, como colágeno e gelatina.
Os polímeros sintéticos mais utilizados são a policaprolactona (PCL) e o ácido polilático-co-glicólico (PLGA), ambos biomateriais aprovados pela FDA para dispositivos de liberação de fármacos, suturas e barreiras de adesão.
Os usos da impressão 3D nas tecnologias regenerativas na odontologia
Seguindo o princípio de que um scaffold ideal é aquele que mais se aproxima do tecido natural do hospedeiro e considerando a composição natural do osso e dos tecidos envolvidos no processo de regeneração periodontal, a confecção de estruturas compostas apresenta-se como uma excelente alternativa, buscando aumentar as vantagens e diminuir as desvantagens de cada componente.
A impressão 3D, um processo de manufatura aditiva onde um scaffold pode ser fabricado em camada por camada para obter construções anatomicamente complexas, tem sido considerada uma mudança de paradigma nas tecnologias regenerativas na odontologia.
O uso da impressão 3D para a fabricação de scaffolds tem se destacado na engenharia de tecidos e regeneração tecidual guiada por permitir uma estratificação precisa de biomateriais, substâncias bioquímicas e células vivas, criando estruturas bem detalhadas e com a configuração, tamanho e arquitetura desejada permitindo o controle espacial do posicionamento de cada componente, e fornecendo uma microarquitetura de matriz extracelular adequada para reproduzir as funções biológicas.
Atualmente, as estratégias de impressão 3D envolvem a construção de scaffolds monofásicos ou multifásicos com características específicas, como, por exemplo, macro (estrutura do scaffold), micro (tamanho do poro para zona óssea e alinhamento de fibras), e recursos em nanoescala (topografia de superfície) para orientar o crescimento coordenado e a regeneração dos distintos tecidos periodontais
Em suma, a regeneração do tecido ósseo com uso de scaffolds de biomateriais sintéticos é uma alternativa aos enxertos ósseos, e apresenta a vantagem de serem disponibilizados comercialmente. Contudo, existe ainda a necessidade de estudos futuros com a impressão 3D, que considerem os requisitos únicos para a regeneração do complexo periodontal, especialmente a necessidade de construções de alta resolução com porosidade otimizada e formas personalizáveis.
A In Situ é uma startup de base tecnológica da área da saúde, que utiliza a terapia celular como ferramenta para a criação de produtos inovadores com foco na cicatrização de tecidos.
Referências:
Aytac Z, Dubey N, Daghrery A, Ferreira JA, de Souza Araújo IJ, Castilho M, Malda J, Bottino MC. Innovations in Craniofacial Bone and Periodontal Tissue Engineering – From Electrospinning to Converged Biofabrication. Int Mater Rev. 2022;67(4):347-384. doi: 10.1080/09506608.2021.1946236. Epub 2021 Jul 5. PMID: 35754978; PMCID: PMC9216197.
Rahimnejad M, Rezvaninejad R, Rezvaninejad R, França R. Biomaterials in bone and mineralized tissue engineering using 3D printing and bioprinting technologies. Biomed Phys Eng Express. 2021 Oct 7;7(6). doi: 10.1088/2057-1976/ac21ab. PMID: 34438382.
Linkagem:
Scaffolds: https://www.insitu.com.br/terapia-celular-o-que-sao-scaffolds/
Impressão 3D: https://www.insitu.com.br/bioimpressao-3d/
