Biomateriais: o que são e para que servem?

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Descubra o que são biomateriais e por que eles são tão importantes para a medicina moderna

biomateriaisImagem editada e redimensionada de Wellcome Images, disponível no Wikimedia e licenciada sob CC-BY 4.0

Os biomateriais são materiais, de origem natural ou sintética, que desempenham um papel-chave na medicina moderna, restaurando a função e facilitando a cura para as pessoas após ferimentos ou doenças. São utilizados ​​em aplicações médicas para apoiar, melhorar ou substituir o tecido danificado ou funções biológicas específicas. Os biomateriais também podem ser definidos como dispositivos que entram em contato com os sistemas biológicos, com aplicações em diagnósticos, vacinas, cirurgias ou terapias.

O primeiro uso histórico de biomateriais data da Antiguidade, quando os antigos egípcios usavam suturas feitas de tendões de animais no corpo humano. Já o campo moderno dos biomateriais combina medicina, biologia, física e química e influências mais recentes da engenharia de tecidos e ciência dos materiais. Metais, cerâmicas, plástico, vidro e até células e tecidos vivos podem ser usados ​​na criação de biomateriais.

Esses materiais podem ser reprojetados em peças moldadas ou usinadas, revestimentos, fibras, filmes, espumas e tecidos para uso em produtos e dispositivos biomédicos. Isso pode incluir válvulas cardíacas, próteses de quadril, implantes dentários ou lentes de contato.

Muitas vezes eles são biodegradáveis ​​e alguns são bioabsorvíveis, o que significa que são eliminados gradualmente do corpo após cumprir uma função. O uso de biomateriais é feito em suturas, placas, tendões, válvulas cardíacas, lentes, dentes, marca-passos, próteses para vasos sanguíneos, construção de tecido mole, órgãos artificiais, substitutos ósseos e muito mais.

Aplicação dos biomateriais

Médicos, pesquisadores e bioengenheiros usam biomateriais em:

  • Implantes médicos, como válvulas cardíacas, enxertos, articulações, ligamentos e tendões artificiais, implantes para perda auditiva, implantes dentários e dispositivos que estimulam os nervos;
  • Métodos para promover a cicatrização de tecidos humanos, como suturas, clipes e grampos para fechamento de feridas e curativos dissolvíveis;
  • Tecidos humanos regenerados, usando uma combinação de suportes ou suportes de biomateriais, células e moléculas bioativas, como hidrogel regenerador ósseo e bexiga humana desenvolvida em laboratório;
  • Sondas moleculares e nanopartículas que quebram as barreiras biológicas e auxiliam na geração de imagens e terapia do câncer em nível molecular;
  • Biossensores para detectar a presença e quantidade de substâncias específicas e para transmitir esses dados, como dispositivos de monitoramento de glicose no sangue e sensores de atividade cerebral;
  • Sistemas de entrega de medicamentos que transportam ou aplicam medicamentos para uma doença específica, como stents vasculares revestidos com drogas e pastilhas de quimioterapia implantáveis ​​para pacientes com câncer.

Há, ainda, pesquisas que propõem novas possibilidades para o uso de biomateriais. Pesquisadores do Indian Institute of Science descreveram duas possibilidades para melhorar o controle de infecções virais. Uma das propostas são nanopartículas baseadas em biomateriais que possam estimular as células imunológicas que produzem anticorpos durante a vacinação. Elas funcionariam como ajudantes que preparam as células. Assim, no momento em que as células verem a proteína, terão uma resposta maior, secretando mais anticorpos.

Outra parte do estudo investiga tecnologias emergentes de bioengenharia para criar superfícies antivirais nano que poderiam se desinfetar. Essas superfícies seriam projetadas em máscaras, roupas, camas, entre outros objetos, sendo criadas para danificar ou destruir automaticamente um vírus.

Principais tipos de biomateriais

Metais

Com alta resistência e boas propriedades mecânicas, os metais – como aços inoxidáveis e ligas de titânio – constituem uma das matérias-primas mais escolhidas para biomateriais, sendo utilizado para substituir, reforçar ou estabilizar tecidos mais rígidos.

Polímeros naturais ou sintéticos

Os polímeros são de fácil fabricação e baixo custo; por isso, são uma das principais escolhas para a construção de biomateriais. Podem ser utilizados em materiais odontológicos e em cirurgias.

Cerâmica

Entre as principais aplicações dos biomateriais de cerâmica, que têm alta compatibilidade com tecidos rígidos, como ossos e dentes, destacam-se reconstrução odontológica e maxilofacial. Podem ser feitos, por exemplo, implantes dentários de cerâmica.

O futuro dos biomateriais

Para o futuro, espera-se que três tecnologias sejam potencialmente exploradas no campo dos biomateriais:

Imunomodulação

A imunomodulação é um ajuste da resposta imune a um nível desejado. Biomateriais imunomoduladores podem ajudar a combater doenças crônicas generalizadas, como diabetes tipo 1, uma doença autoimune em que a defesa do corpo destrói as células produtoras de insulina no pâncreas. Os pesquisadores desenvolveram recentemente um biomaterial sintético injetável que reverteu o diabetes tipo 1 em ratos diabéticos não obesos, o que pode ser um passo importante no desenvolvimento de uma plataforma biodegradável para ajudar a controlar os efeitos da doença.

Biomateriais injetáveis

Este tipo de biomaterial está sendo usado ​​cada vez mais para o fornecimento de agentes terapêuticos, como medicamentos, materiais genéticos e proteínas. Eles oferecem a possibilidade de tratar uma variedade de condições, fornecendo entrega direcionada, evitando a absorção pelo sistema imunológico. O uso de biomateriais injetáveis ​​sintéticos e derivados naturalmente tem potencial para ser aplicado, no futuro, no tratamento de defeitos ósseos, câncer e ataques cardíacos.

Biomateriais supramoleculares

Biomateriais supramoleculares são complexos de moléculas que excedem os limites do que as moléculas podem fazer por conta própria, ou seja, eles têm o potencial de sentir e responder, sendo ideais para o tratamento de lesões ou doenças. Os pesquisadores estão explorando o desenvolvimento de biomateriais supramoleculares que podem ser ligados ou desligados em resposta a pistas fisiológicas ou que imitam a sinalização biológica natural.


Fontes: Scielo, National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering, Biolin Scientific e Biofabris


Veja também: 

 

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