Grafeno ajuda a regenerar até 90% de ossos fraturados, mostra pesquisa

Biomaterial testado em ratos apresentou recuperação óssea superior e pode avançar para estudos clínicos em humanos

Daniela Franco Bueno et al.

Experimentos realizados com ratos de laboratório indicam que biomateriais à base de grafeno podem contribuir significativamente para a regeneração óssea. Nos testes, estruturas formadas pelo material promoveram a recuperação de quase 90% do dano causado em fraturas induzidas nas cobaias cerca de um mês após o procedimento.

Os resultados da pesquisa foram publicados na revista científica Scientific Reports. O estudo foi coordenado por Daniela Franco Bueno, da Faculdade Israelita de Ciências da Saúde Albert Einstein, e por Guilherme Lenz e Silva, da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP).

Segundo Bueno, os resultados obtidos indicam que a tecnologia pode avançar para testes clínicos em humanos. “Essa tecnologia se encontra em uma fase avançada de desenvolvimento pré-clínico”, afirmou. “Há um caminho claro para aplicação em estudos clínicos nos próximos passos.”

Para produzir os biomateriais, os pesquisadores utilizaram como matéria-prima o chamado licor negro, um subproduto da indústria de papel e celulose composto por resíduos de madeira dissolvida e outras moléculas orgânicas.

O carbono extraído desse material foi combinado com estruturas nanométricas, como grafeno, óxido de grafeno e nanografite. A composição também incluiu polímeros derivados de quitosana e xantana, substâncias obtidas, respectivamente, de crustáceos e bactérias.

De acordo com os pesquisadores, esse tipo de biomaterial não funciona como uma prótese permanente, como as estruturas metálicas utilizadas em alguns tratamentos. Em vez disso, atua como uma estrutura temporária capaz de orientar e estimular a regeneração natural do tecido ósseo.

“No contexto da engenharia de tecidos, esses materiais atuam principalmente como scaffolds [‘andaimes’] bioativos”, explicou Bueno. “São estruturas temporárias que orientam, estimulam e aceleram a regeneração do tecido ósseo.”

A interação do biomaterial com o organismo depende de fatores como o formato das estruturas de carbono, o tamanho das partículas e a associação com outros componentes. Esses aspectos influenciam a relação com células do corpo, como macrófagos, osteoclastos e células-tronco, responsáveis por diferentes processos de defesa, remodelação e formação do tecido ósseo.

Segundo a pesquisadora, a combinação entre quitosana e grafeno foi um dos fatores que favoreceram o resultado observado nos experimentos. Enquanto a quitosana apresenta maior biocompatibilidade e capacidade de degradação controlada no organismo, o grafeno facilita a adesão celular, a formação de vasos sanguíneos e o processo de diferenciação das células ósseas.

“Essa sinergia cria uma estrutura tridimensional que não é apenas um suporte físico, mas um ambiente biologicamente ativo, capaz de estimular as células a formar osso de maneira mais rápida, organizada e funcional”, afirmou.

Nos experimentos descritos no estudo, os biomateriais foram utilizados para tratar fraturas provocadas nas tíbias de 16 ratos machos. Diferentes formulações das estruturas foram avaliadas, todas com taxas relevantes de recuperação óssea, sendo o grafeno o material que apresentou o melhor desempenho.

Os pesquisadores avaliam que a tecnologia pode ser aplicada tanto no tratamento de fraturas quanto na reconstrução de perdas ósseas ou em casos de malformações congênitas.

Entre os próximos passos do estudo está a combinação dos biomateriais com células-tronco, como as obtidas da polpa de dentes decíduos. De acordo com Bueno, a estratégia pode ampliar a eficiência da regeneração.

“A associação das células-tronco aos biomateriais acelera a formação óssea, orquestrando a vascularização e a integração do tecido e tornando o processo mais eficiente e biologicamente inteligente. Não estamos substituindo tecidos, mas ensinando o corpo a regenerá-los”, conclui.