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Biomateriais controlam a resposta imune do corpo para reduzir o risco de rejeição de implantes

NOTTINGHAM, Reino Unido: Articulações artificiais, stents e implantes dentários estão entre os dispositivos mais comuns que usam biomateriais para restaurar a função ou substituir tecidos danificados. No entanto, após a implantação de biomateriais no corpo, pode ocorrer uma reação do hospedeiro que pode resultar em falha do implante. Agora, pesquisadores das faculdades de Farmácia e Ciências da Vida da Universidade de Nottingham descobriram que a topografia e a composição química dos materiais poliméricos podem ser alteradas para criar materiais que controlam a resposta imune do corpo. Esta descoberta pode ser aplicada para reduzir o risco de rejeição de vários dispositivos médicos, incluindo implantes dentários.

As reações do hospedeiro, incluindo respostas como inflamação, reação a corpo estranho e desenvolvimento de cápsulas fibrosas, são impulsionadas pela ativação de células imunes - monócitos e macrófagos - ligadas à superfície do implante. Sabe-se que a topografia de um material ou implante influencia a fixação de macrófagos.

“Estamos procurando maneiras de criar materiais que possam ser colocados com segurança dentro do corpo, sem que o sistema imunológico o ataque e cause rejeição. “Para isso, estamos explorando materiais que possam controlar a resposta imune”, explicou o professor Amir Ghaemmaghami, da Faculdade de Ciências da Vida da universidade e co-líder da pesquisa. “Usamos a tecnologia de triagem de alto rendimento para examinar como a topográficas e as propriedades químicas de um material podem ser usadas para projetar superfícies 'imuno-instrutivas' para uso potencial em implantes, que influenciam a função dos macrófagos e, consequentemente, as respostas a corpos estranhos aos biomateriais", ele continuou.

Uma abordagem de triagem de alto rendimento foi usada para investigar a relação entre topografias materiais e a ligação e comportamentos de células imunes para 2.176 micropadrões diferentes. Os resultados indicaram que pilares em escala de mícron variando de 5 a 10 µm de diâmetro foram fundamentais para impulsionar a fixação de macrófagos e que a densidade dos micropilares foi crucial para o controle das reações inflamatórias.

A equipe de pesquisa também descobriu químicas poliméricas imuno-instrutivas que controlavam com sucesso a resposta imune em um modelo pré-clínico de roedores. Isso foi alcançado através da triagem de diversos polímeros e da identificação de materiais que controlam o comportamento dos macrófagos.

Um algoritmo de inteligência artificial foi usado para modelar as relações entre as químicas do material e as respostas celulares que elas produziram. Estes resultados sugeriram que diferentes polímeros imuno-instrutores atraem diferentes quantidades da adsorção de proteínas, o que foi essencial para as respostas de macrófagos.

“Essas últimas descobertas aumentam a riqueza de pesquisas de materiais que ocorrem na Universidade de Nottingham e é empolgante descobrir esses biomateriais que podem ser um verdadeiro fator de virada na área de implantes médicos. Obter esses materiais usados em um produto comercial seria nosso objetivo final para essa pesquisa, ainda há um caminho a percorrer, mas essas descobertas são um passo significativo para isso”, disse o co-autor Prof. Morgan Alexander, da faculdade de Farmácia na universidade.

A equipe de pesquisa publicou suas descobertas em dois estudos recentes. O primeiro estudo, intitulado “Immune modulation by design: Using topography to control human monocyte attachment and macrophage differentiation”, foi publicado on-line em 28 de abril de 2020 na Advanced Science, antes da inclusão em uma edição.

O segundo estudo, intitulado “Immune-instructive polymers control macrophage phenotype and modulate the foreign body response in vivo”, foi publicado on-line em 1 de maio de 2020 na Matter, antes da inclusão em uma edição.

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