Com tempo e energia suficientes, o corpo se curará, mas quando médicos ou engenheiros intervêm, os processos nem sempre ocorrem como planejado porque faltam substâncias químicas que controlam e facilitam o processo de cura. Agora, uma equipe internacional de engenheiros está fazendo bioimpressão de ossos junto com dois genes que codificam fatores de crescimento que ajudam a incorporar as células e curar defeitos nos crânios de ratos.
“Os fatores de crescimento são essenciais para o crescimento celular”, disse Ibrahim T. Ozbolat, professor associado de ciências da engenharia e mecânica. “Usamos dois genes diferentes que codificam dois fatores de crescimento diferentes. Esses fatores de crescimento ajudam as células-tronco a migrar para a área do defeito e, em seguida, ajudam as células progenitoras a se converterem em osso”.
Os pesquisadores usaram o gene que codifica o PDGF-B, fator de crescimento derivado de plaquetas, que estimula as células a se multiplicarem e migrarem, e o gene que codifica a BMP-2, proteína morfogenética óssea, que melhora a regeneração óssea. Eles entregaram os dois genes usando bioimpressão.
“Usamos uma liberação controlada de co-entrega de plasmídeos de uma matriz ativada por gene para promover o reparo ósseo”, afirmaram os pesquisadores na revista. biomateriais.
Ozbolat e sua equipe incorporaram o DNA da proteína em plasmídeos – anéis de DNA que podem transportar informações genéticas. Uma vez que o DNA entra na célula progenitora, ele começa a produzir as proteínas apropriadas para aumentar o crescimento ósseo.
Os dois genes foram impressos durante a cirurgia em um buraco no crânio de um rato usando um dispositivo muito semelhante a uma impressora a jato de tinta. A mistura foi criada para liberar uma explosão do gene que codifica PDGF-B em 10 dias e uma liberação contínua do gene que codifica BMP-2 por cinco semanas.
Os ratos que receberam genes bioimpressos com liberação controlada do gene codificador de BMP-2 viram cerca de 40% de criação de tecido ósseo e 90% de cobertura óssea em seis semanas, em comparação com 10% de novo tecido ósseo e 25% de cobertura óssea para ratos com o mesmo defeito, mas Sem tratamento.
“Este método é melhor do que simplesmente descartar os fatores de crescimento”, disse Ozbolat. “Se fizermos isso, as quantidades de proteínas são finitas, mas se usarmos terapia genética, as células continuam a produzir os fatores de crescimento necessários.”
Trabalhando com Ozbolat da Penn State estavam Kazim K. Moncal, estudante de pós-graduação em ciência da engenharia e mecânica; Gregory S. Lewis, professor assistente e Hwabok Wee, pós-doutorado em ortopedia e reabilitação; Kevin P. Godzik, graduação em engenharia biomédica: e Elias Rizk, professor associado de neurocirurgia.
Outros que contribuem para a pesquisa incluem R. Seda Tigli Aydin, ex-colega de pós-doutorado da Penn State agora na Bulen Ecevit University, Turquia; Dong N. Heo, ex-colega de pós-doutorado da Penn State agora na Kyung Hee University, Coréia do Sul; e Timothy M. Acri, ex-pesquisador graduado, e Aliasger K. Salem, Lyle e Sharon Bighley Endowed Chair & Professor em Ciências Farmacêuticas, Universidade de Iowa.
A Equipe Internacional de Implantologia, os Institutos Nacionais de Saúde, a Fundação Nacional de Ciências, a Fundação de Osteologia e o Conselho de Pesquisa Científica e Tecnológica da Turquia apoiaram este trabalho.