De acordo com a Universidade de Sydney, pesquisadores desenvolveram com sucesso uma nova técnica de impressão que pode imitar estruturas nanométricas encontradas em ossos naturais. O método permite imitar a anatomia óssea com detalhes sem precedentes, permitindo que os pesquisadores controlem com precisão o tamanho do grão e a porosidade durante a impressão.
O desenvolvimento foi coliderado pela Professora Hala Zreiqat, Professora Payne-Scott de Engenharia Biomédica na Universidade de Sydney, e pelo Professor Associado Iman Roohani, agora na Escola de Engenharia Biomédica da Universidade de Tecnologia de Sydney.
“A tecnologia nos deixa um passo mais perto de transformar as cirurgias de enxerto ósseo no futuro”, disse a Professora Zreiqat, que foi recentemente nomeada Fellow de 2025 do Instituto Americano de Engenharia Médica e Biológica por seu trabalho em regeneração musculoesquelética e comercialização bem-sucedida da tecnologia.
O material usado imita de perto a composição mineral do osso natural, permitindo que as células humanas o reconheçam e interajam com ele efetivamente, para criar osso sintético com a mesma resistência e propriedades biológicas do osso natural.
“Isso reduz o risco de complicações a longo prazo e de futuras cirurgias, além de proporcionar uma restauração mais natural de defeitos ósseos”, afirmou o Professor Zreiqat, cuja equipe é especializada na criação de materiais biocerâmicos que visam recriar a estrutura e as propriedades do osso real. “Embora a tecnologia ainda esteja em evolução, representa um avanço significativo na cirurgia reconstrutiva.”
Em 2023, de acordo com o Registro Nacional de Substituição de Articulações da Associação Ortopédica Australiana, foram realizadas 58.529 cirurgias de substituição de quadril, 78.125 cirurgias de substituição de joelho e 10.141 cirurgias de substituição de ombro. Um relatório estatístico do Instituto Australiano de Saúde e Bem-Estar mostrou que, em 2021-22, foram realizadas 53.500 substituições de joelho (210 por 100.000 habitantes) e 35.500 substituições de quadril (140 por 100.000 habitantes) para tratar osteoartrite.
A tecnologia utiliza tintas especializadas de materiais biocompatíveis, como fosfato de cálcio, que se assemelham bastante à composição mineral do osso natural. A equipe conseguiu imprimir com resolução de 300 nanômetros, o que, segundo eles, é mil vezes mais forte do que as técnicas existentes.
Embora o osso humano pareça enganosamente simples à primeira vista, dentro do mineral ósseo existe uma arquitetura complexa de formas e formatos micro e nanométricos. Isso confere aos ossos sua resistência, durabilidade e capacidade de suportar o peso de múltiplas camadas de músculos e tecidos humanos densos.
“A arquitetura complexa do osso é uma obra-prima da natureza”, disse o Professor Zreiqat, da Escola de Engenharia Biomédica da Faculdade de Engenharia. “Nossos arcabouços biocerâmicos visam imitar a estrutura e as propriedades do osso real. Apenas parecer osso não basta – ele precisa ter resistência e integridade semelhantes. Conseguimos fazer isso nos níveis macro e micro, mas alcançar o nível nano foi a peça final do quebra-cabeça.”
O professor associado Roohani e o doutorando Shuning Wang decifraram o código usando aglomerados de pré-nucleação. Encontrados naturalmente no osso, esses aglomerados desempenham um papel importante na formação óssea, guiando o processo de mineralização que o fortalece. Ao incorporar esses aglomerados em uma resina de fosfato de cálcio altamente transparente e imprimível, os pesquisadores conseguiram imitar as características micro e nanoescala do osso natural.
A abordagem não apenas reflete uma compreensão profunda dos processos biológicos do osso, mas também demonstra o potencial do uso de materiais inspirados pela biologia para revolucionar tratamentos médicos. As descobertas foram publicadas na Advanced Materials. A máquina de impressão 3D usada para imprimir substitutos ósseos está localizada na Research and Prototype Foundry, uma instalação de pesquisa central da Universidade de Sydney.
“Este estudo demonstra o potencial para criar estruturas que imitam o osso, abrindo caminho para enxertos e implantes ósseos avançados”, disse o autor principal, Professor Associado Roohani, que concluiu o trabalho na Universidade de Sydney como parte da equipe do Professor Zreiqat e agora lidera o laboratório de Biomateriais e Fabricação Avançados da UTS. “Isso pode revolucionar os implantes biocerâmicos, a medicina regenerativa e os biomateriais de alto desempenho.”
Tradicionalmente, são utilizados implantes metálicos, como placas e parafusos de titânio. Embora forneçam suporte estrutural, não participam do processo de cicatrização. Há também o risco de rejeição do corpo ao objeto estranho ou de infecção. O objetivo dos materiais biocerâmicos desenvolvidos pela equipe do Professor Zreiqat é fornecer suporte, mas também se integrar gradualmente ao corpo e estimular a formação de novo osso.
Uma das integrantes da equipe, a Sra. Shuning Wang, afirmou que o estudo representa um grande avanço rumo à criação de implantes ósseos que realmente imitem o osso natural, até a nanoescala. “Em seguida, estamos avançando nessa tecnologia, aprimorando a escalabilidade de nossas estruturas impressas, acelerando seu caminho para a aplicação clínica”, disse ela. Para saber mais acesse o site.
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