A pesquisa e o desenvolvimento de materiais usados em aplicações biomédicas, ou biomateriais, passaram por uma rápida expansão e diversificação nos últimos 20 anos. De polímeros sintéticos altamente projetados a metais biodegradáveis e substâncias de origem natural, suas propriedades únicas podem ser usadas para diversas funções e aplicações na medicina. Recentemente, especialistas do CAS, da Westlake University (China), e da Ortholevo, uma empresa de terapêutica sediada em Boston, reuniram-se para um webinar em 14 de agosto para destacar percepções sobre a pesquisa de biomateriais e sua inovação na saúde e na medicina. Acesse a gravação do webinar aqui para obter perspectivas acadêmicas e comerciais sobre aplicações específicas de biomateriais na saúde personalizada, incluindo ortopedia, tratamento de feridas e engenharia regenerativa.
Principais destaques do webinar
A Dra. Qiongqiong Angela Zhou e o Dr. Jiaxing Huang iniciaram o webinar com os principais destaques de como o CAS e a Westlake University colaboraram para criar um relatório abrangente sobre o cenário emergente dos biomateriais, oferecendo uma exploração científica detalhada deste campo para o mundo.
A Dra. Qiongqiong Angela Zhou continuou a discussão descrevendo as oito diferentes áreas de inovação em ciência dos materiais que o relatório abrange, incluindo:
- Materiais antibacterianos
- Materiais à base de lipídios
- Bioinks
- Materiais programáveis
- Materiais à base de proteínas
- Materiais autorregenerativos
- Materiais bioeletrônicos
- Materiais sustentáveis para aplicações biomédicas
Em seguida, ela descreveu como os dados deste relatório foram analisados por processamento de linguagem natural, orientado por especialistas no domínio para agrupar, definir e analisar ainda mais as áreas temáticas finalizadas. Para concluir, ela discutiu visões gerais, cenários de publicações em periódicos científicos e patentes, além de desafios existentes e perspectivas futuras para biomateriais antibacterianos e bioeletrônicos.
O Dr. Jian Yang iniciou sua palestra com uma visão geral do citrato na natureza, em produtos de consumo e no corpo humano, além de descrever a via metabólica do citrato em células de mamíferos. Sendo o citrato uma molécula tão essencial no corpo humano e nas células, o Dr. Yang ajudou a desenvolver o primeiro polímero biodegradável à base de citrato, o Poli(octametileno citrato), que foi aprovado pela FDA para a fabricação de dispositivos médicos. Ele compartilhou muitas aplicações de biomateriais à base de citrato, como ceras, cimentos, placas, parafusos, adesivos, etc., todos usados para ajudar a tratar tecidos conjuntivos, ossos, pele e até mesmo a dura-máter cerebral. Essas aplicações são especialmente úteis para cirurgias e para a regeneração ou reparo de ossos, órgãos e tecidos.
O Dr. Benjamin Cooper, da Ortholevo, concluiu as apresentações compartilhando sua trajetória com várias startups de tecnologia médica apoiadas por subsídios, com ênfase na tradução da pesquisa universitária de biomateriais para a prática clínica em ortopedia e tratamento de feridas. Ele enfatizou a importância da colaboração interdisciplinar para a pesquisa e o desenvolvimento de biomateriais. Ele prosseguiu compartilhando seu trabalho utilizando biomateriais de biopolímeros e polímeros sintéticos para tratar feridas de queimaduras, dor e progressão da osteoartrite e ombro congelado (limitação de movimento).
Para encerrar, os participantes fizeram muitas perguntas, sobre tudo, desde degradabilidade, imunogenicidade e compatibilidade de biomateriais até fontes de financiamento para biomateriais e muito mais.
Principais perguntas do webinar:
Células bioeletrônicas estão disponíveis para alimentar dispositivos internos usando glicose e células de combustível, de forma semelhante a como nossos corpos/mitocôndrias são alimentados?
Nanogeradores, especificamente nanogeradores triboelétricos e piezoelétricos, são uma aplicação importante identificada no mapa CAS TrendScapeTM de aplicações de nanomateriais. Esses dispositivos geram eletricidade a partir do movimento por meio da separação de carga quando duas superfícies interagem (tribo) ou se deformam (piezo). Sua frequência crescente em publicações deve-se provavelmente ao seu uso em dispositivos vestíveis, como sensores e interfaces humano-máquina. Para obter mais informações sobre como os nanogeradores estão em alta e que tipos de materiais estão associados a eles, veja este artigo sobre o mapa mental de nanotecnologia.
O esforço colaborativo entre o CAS e a Westlake University concentra-se em biomateriais. Você acha que esse processo poderia ser usado para explorar outras áreas da química?
Sim, a ampla abrangência científica da CAS Content Collection, nossa experiência em diversas disciplinas científicas e nossas sólidas capacidades de análise de dados nos permitem aplicar essa metodologia a muitas outras áreas de pesquisa. Se houver interesse, este método estabelecido pode ser aplicado a áreas como nanotecnologia, produtos farmacêuticos, câncer, proteínas-alvo, entre outras.
Biomateriais de citrato desencadeiam uma resposta imune?
Os biomateriais de citrato são polímeros sintéticos que geram alguma resposta imune ou inflamatória. Esses biomateriais podem desencadear uma inflamação aguda, que é fundamental para iniciar o processo de cicatrização, mas não causam inflamação crônica significativa.
Existem aplicações de biomateriais na impressão 3D?
Sim, utilizamos a impressão 3D para dispositivos ortopédicos, como discos de fusão espinhal e enxertos ósseos para regeneração e reparo ósseo. Atualmente, também estamos trabalhando na impressão de nossos biomateriais em condutos nervosos que, esperamos, ajudem a curar nervos periféricos no corpo. Embora existam limitações, como a escassez de materiais imprimíveis, baixa velocidade ou baixa resolução, ainda é uma ferramenta poderosa.
Os recursos do CAS Insights sobre bioinks para impressão 3D incluem:
Quais líquidos ou produtos químicos são usados para a dissolução do hidrogel aplicado na ferida?
Existem algumas químicas diferentes que podem alcançar esse resultado. A que mais publicamos e estudamos é um composto de tiol, um derivado de cisteína, o éster metílico de cisteína, no qual o grupo tiol não reage com a química presente. Há uma grande capacidade de ajustar o tipo de tiol a ser usado para obter a taxa de dissolução necessária.
Existe interesse de fontes de financiamento, como capital de risco, na área de biomateriais?
Sim, continua havendo um grande apoio financeiro para a pesquisa em biomateriais. Do ponto de vista do capital de risco, o foco geralmente está no biomaterial em conjunto com outra tecnologia terapêutica, como terapia gênica, terapia celular ou outra terapia avançada. É necessária a colaboração interdisciplinar entre cientistas de biomateriais e outros desenvolvedores para criar um produto que seja realmente único, tenha uma proposta de valor sólida e seja atraente para investimentos.
Saiba mais
Baixe nosso Relatório do CAS Insights sobre biomateriais para saber mais sobre as principais tendências que moldam a pesquisa em biomateriais, analisando os diversos materiais em estudo e suas aplicações potenciais. Veja a gravação e os slides associados do webinar aqui.
