Pesquisadores Desenvolvem “Microrobôs” Que Criam Seu Próprio Osso

Uma equipe de pesquisadores das universidades de Linköping, na Suécia, e Okayama, no Japão, desenvolveu uma combinação de materiais que pode se transformar em formas e endurecer. A equipe foi inspirada pelo crescimento dos ossos no esqueleto.

O material único começa macio antes de endurecer por meio de um processo de desenvolvimento ósseo que utiliza os mesmos materiais encontrados no esqueleto.

Edwin Jager é professor associado do Departamento de Física, Química e Biologia (IFM) da Universidade de Linköping.

“Queremos usar isso para aplicações onde os materiais precisam ter propriedades diferentes em momentos diferentes. Primeiramente, o material é macio e flexível, e então é travado no lugar quando endurece. Esse material pode ser usado, por exemplo, em fraturas ósseas complicadas. Também pode ser usado em microrobôs – esses microrobôs macios podem ser injetados no corpo por meio de uma seringa fina, e então eles se desdobram e desenvolvem seus próprios ossos rígidos”, diz Jager.

Descobrindo Biomolécula Única

A equipe teve a ideia durante uma visita de pesquisa no Japão, onde Jager se encontrou com Hiroshi Kamioka e Emilio Hara, que realizam pesquisas sobre ossos. Os pesquisadores descobriram um tipo de biomolécula que pode estimular o crescimento ósseo em um curto período de tempo, e se perguntaram se isso poderia ser combinado com pesquisas de materiais para desenvolver novos materiais.

O estudo foi publicado em Advanced Materials.

No estudo, a equipe criou um simples “microrobô” que pode assumir diferentes formas e mudar de rigidez. Eles confiaram em alginato, que é um material gelatinoso onde um material polimérico é cultivado de um lado. O alginato também é eletroativo e muda de volume quando uma baixa voltagem é aplicada, e isso faz com que o microrobô se dobre em uma direção específica.

Os pesquisadores então fixaram biomoléculas no outro lado do gel. As biomoléculas permitem que o material gelatinoso macio endureça, e elas são extraídas da membrana celular de um tipo de célula crucial para o desenvolvimento ósseo. O material pode então ser imerso em um meio de cultura de células, que é um ambiente que contém cálcio e fósforo e se assemelha ao corpo. Uma vez imerso, as biomoléculas fazem com que o gel se mineralize e endureça.

Aplicações Potenciais

Existem muitas aplicações potenciais para esse novo material, como a cura de ossos. Quando está em sua forma macia, o material pode se mover para espaços em fraturas ósseas complicadas antes de expandir. Após endurecer, ele formaria a base para a construção de novos ossos.

Os pesquisadores implantaram o material em seu estudo, envolvendo-o em torno de ossos de frango. O osso artificial foi então desenvolvido e cresceu junto com os ossos de frango.

Os pesquisadores também podem determinar como o microrobô se dobra, criando padrões no gel. Por exemplo, se eles criam linhas perpendiculares na superfície do material, o microrobô se dobra em um semicírculo. Se eles criam linhas diagonais, ele se dobra como um saca-rolhas.

“Ao controlar como o material se move, podemos fazer com que o microrobô se mova de diferentes maneiras, e também afetar como o material se desdobra em ossos quebrados. Podemos incorporar esses movimentos na estrutura do material, tornando programas complexos para direcionar esses robôs desnecessários”, diz Jager.

Os pesquisadores agora irão investigar mais as propriedades dos materiais e como eles funcionam junto com células vivas. Isso pode fornecer uma visão mais profunda sobre a biocompatibilidade dos materiais.