Devido às mudanças no estilo de vida e ao envelhecimento da população mundial, a prevalência do câncer e de doenças degenerativas aumentaram significativamente, causando preocupações econômicas e de saúde. Como consequência, há uma demanda crescente por tecnologias que visem à reparação ou substituição de órgãos e tecidos.
A engenharia de tecidos representa uma possibilidade de reverter este cenário devido ao seu potencial para a medicina regenerativa. Integrando informações de várias disciplinas, como ciências da vida, ciências dos materiais, e engenharia, a engenharia de tecidos fornece uma abordagem promissora para reparar ou substituir tecidos danificados e assim restabelecer suas funções biológicas.
O que são Scaffolds?
“Scaffold” é o nome dado aos materiais que desempenham um papel fundamental na promoção da formação de novos tecidos, fornecendo suporte que imita o tecido natural e pistas bioquímicas e biofísicas apropriadas para apoiar a proliferação e diferenciação celular. Um scaffold transplantado com sucesso permite a formação da estrutura tridimensional do tecido, facilita a migração celular podendoaté mesmo favorecer a formação de novos vasos sanguíneos.
Scaffolds ideais devem proporcionar resistência mecânica capaz de influenciar profundamente o comportamento das células, incluindo proliferação, adesão, migração, apoptose, e diferenciação. Em geral, as pistas mecânicas dos scaffolds incluem elasticidade, viscoelasticidade, topografia, e rigidez aos estímulos externos.
Além de fornecem sustentação mecânica para o desenvolvimento celular, as características arquitetônicas dos biomateriais também permitem o transporte de nutrientes, metabólitos, fatores de crescimento e outras moléculas regulatórias, tanto no sentido do meio extracelular para as células como o oposto.
Materiais para fabricação dos scaffolds
Uma ampla variedade de polímeros de origem natural e sintética tem sido aplicada para processamento destes scaffolds, sendo que os polímeros de origem natural são especialmente atrativos para medicina regenerativa e são conhecidos por biomateirais.
Um biomaterial pode ser definido como qualquer material de origem natural usado para produzir dispositivos que possam substituir uma parte ou função de um organismo de forma segura e econômica e fisicamente plausível.
Com base em sua composição química, os scaffolds são geralmente classificados em polímeros, biomateriais inorgânicos (metais e cerâmicas) e compósitos.
Os polímeros naturais são obtidos de fontes renováveis, como animais, algas, plantas e microorganismos. Os mais populares usados para fabricação de scaffolds incluem os polissacarídeos (por exemplo, ácido hialurônico, celulose, agarose, dextrano) e proteínas (por exemplo, colágeno, fibrina, fibrinogênio, gelatina, elastina, miosina, queratina, e actina).
As principais vantagens desses materiais são sua biocompatibilidade e o comportamento bioativo. No entanto, os materiais naturais sofrem de várias limitações, como baixa reprodutibilidade e controle limitado sobre suas propriedades mecânicas.
Polímeros sintéticos são produzidos a partir de blocos de construção de hidrocarbonetos em laboratórios. Os polímeros sintéticos mais amplamente estudados incluem poli L-ácido lático (PLLA), policaprolactona (PCL), poli ácido lático-co-ácido glicólico (PLGA) polietilenoglicol (PEG), e poliuretano.
Em comparação com os polímeros naturais, os polímeros sintéticos possuem maior flexibilidade de processamento e propriedades físicas e mecânicas controláveis. Contudo, tais polímeros carecem de locais de adesão celular e requerem modificações químicas para melhorar a fixação celular e a biocompatibilidade.
Combinação de células-tronco e scaffolds na medicina regenerativa
O transplante de órgãos é o tratamento mais comumente usado para reparar tecidos e órgãos que perderam grande parte de sua função. No entanto, este método tem várias deficiências, como a baixa disponibilidade de doadores e os riscos de infecção e rejeição imunológica.
Nos últimos anos, as células-tronco têm recebido grande atenção dos pesquisadores na área de engenharia de tecidos, o que tem aumentado sua aplicação clínica.
A utilização de scaffolds permite em muitos casos, um sistema de entraga mais adequado dessas células, além de uma melhor adesão celular, garantindo eficiência na proliferação e crescimento das células. Além disso, esses biomateriais são essenciais para fornecer um microambiente favorável à diferenciação destas células. Junto aos scaffolds, podem ser incorporados fatores de crescimento e proliferação que direcionam as células-tronco a se diferenciarem no tipo célular do tecido de interesse.
Nesta direção, a engenharia de tecidos apresenta-se como uma área muito promissora, e com grande impacto na medicina regenerativa. Usadas em combinação com scaffolds, as células-tronco tornaram-se dispositivos biomédicos capazes de restaurar, melhorar ou substituir tecidos danificados e cultivar novos tecidos viáveis para órgãos de substituição.
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.
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