Novo cimento ósseo é esperança para tratar fraturas

Paula Torres criou um cimento à base de fosfato de cálcio que pode ser alternativa ao acrílico: não é tóxico e acelera o processo de recuperação

Essencialmente água, cálcio, fósforo, manganês, estrôncio e uns pozinhos de açúcar. São estes os ingredientes-chave do cimento ósseo desenvolvido por Paula Torres, investigadora da Universidade de Aveiro, no âmbito do seu projeto de doutoramento. Um novo material biomédico, que poderá vir a ajudar na regeneração óssea, nomeadamente em casos de fraturas provocadas por doenças como a osteoporose ou acidentes.

A trabalhar na área da reciclagem, Paula Torres teve o primeiro contacto com os cimentos ósseos durante o mestrado. O entusiasmo foi tal que, quando surgiu a oportunidade de se candidatar a uma bolsa de doutoramento da Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT), não hesitou na escolha do tema: um cimento ósseo injetável para ser usado na vertebroplastia, um procedimento que consiste em injetar um cimento para tratar fraturas da coluna. "Uma ideia ambiciosa, porque os fosfatos de cálcio não são ainda usados para vertebroplastia, uma vez que este tipo de cimento não tem propriedades mecânicas muito boas [resistência à compressão] e, por outro lado, tem uma injetabilidade muito reduzida", explicou ao DN a investigadora.

Sob supervisão de José Maria Ferreira e de Susana Olhero, Paula tinha então dois problemas principais para resolver: melhorar as propriedades mecânicas e a injetabilidade do cimento. A ideia era conseguir um material "mais atrativo" do que aquele que existe atualmente no mercado - cimento acrílico de PMMA (polimetilmetacrilato). "Estes são cimentos que são injetados e que têm excelentes propriedades mecânicas, mas são inertes - endurecem e ficam lá para sempre. Além disso, têm uma reação bastante exotérmica, ou seja, aquecem bastante durante a presa e podem provocar necroses locais. Outro problema é o facto de o monómero ser tóxico e poder ir para a circulação sanguínea, o que traz um certo perigo. Durante a presa e endurecimento, tem uma ligeira retração, o que pode provocar uma falha no preenchimento do defeito".

Apesar dos dois grandes problemas identificados, os fosfatos de cálcio têm algumas vantagens: a composição química é bastante semelhante à do osso, a reação é muito pouco exotérmica, a retração é praticamente nula e é bioativo. "Isto quer dizer que os iões são aproveitados e, ao fim de um certo tempo, o osso - que é um tecido em constante remodelação - começa a crescer e o nosso fosfato de cálcio desaparece, ou seja, vai-se dissolvendo, é reabsorvido, e o novo osso surge", esclarece Paula Torres.

Sandra Vieira, colaboradora do Instituto de Biomedicina da UA, reforça: "Este serve de scaffold, que em inglês quer dizer "andaime". No fundo, serve quase de molde, mas é reabsorvido, vai desaparecer e as substâncias que o constituem vão ser aproveitadas pelas células para formar o novo osso."

Recuperação mais rápida

Este cimento ósseo pode ser usado para corrigir fraturas na coluna vertebral por compressão devido a doenças como a osteoporose com inúmeras vantagens para os doentes, já que é um procedimento minimamente invasivo: o cimento é injetado através de um pequeno orifício na coluna vertebral. "Se a vértebra for rapidamente reposta na posição certa, há um alívio rápido da dor; o doente não precisa de ficar muito tempo hospitalizado ou parado", avança Paula Torres.

Quando comparado com o PMMA, o fosfato de cálcio acelera a taxa de regeneração, tanto nos jovens como nos idosos, nos quais geralmente é mais baixa. Uma conclusão à qual Paula Torres chegou com a ajuda da biomedicina, que permitiu aferir que as células "gostavam muito" deste novo cimento, o que permitia a formação de novo osso.

Para resolver os dois grandes problemas que tinha pela frente, a investigadora da UA precisava de descobrir o que adicionar ao cimento ósseo base, que é constituído essencialmente por água, fósforo e cálcio. O estrôncio, que já era usado no contexto de biomateriais, foi um dos escolhidos, uma vez que favorece a proliferação e divisão das células do osso. "O manganês é que foi a novidade aqui", atira Susana Olhero.

Paula apaixonou-se pelo manganês - que ainda lhe faz brilhar os olhos -, mas, na verdade, "ninguém gosta dele". Trata-se de um ião potencialmente tóxico e que necessita de ser muito controlado. "É necessário no nosso corpo, mas está presente em quantidades muito baixinhas (é um oligoelemento). A partir de um certo teor, pode provocar doenças como o manganismo, que é parecido com a doença de Parkinson." Na origem do fascínio da investigadora está um estudo feito por espanhóis, que tentaram solucionar um problema nos chifres dos veados. Estes tinham propriedades mecânicas baixas e partiam-se facilmente. "Os investigadores atuaram na alimentação. Adicionaram vários iões, entre os quais o manganês. E o que é que verificaram com a adição desse elemento? Que as propriedades mecânicas dos chifres melhoraram. Além de resolverem os problemas dos veados, ficaram a pensar que, se um bocadinho de manganês faz isto nos veados, como atuaria na osteoporose."

Através de um estudo envolvendo vários hospitais, os investigadores espanhóis viram uma possível relação entre doenças como a de Parkinson e osteoporose. E descobriram que "as pessoas que tinham essas doenças apresentavam baixo teor de manganês no cérebro e sofriam de osteoporose". Daí que talvez na origem da osteoporose não esteja um problema de falta de cálcio (que seria uma consequência), mas de manganês e outros iões.

Diferentes misturas

Numa primeira fase, uma parte do cálcio foi substituída pelo manganês. "Depois de decidirmos o teor de manganês apropriado, juntámos o estrôncio, que sabíamos que à partida é muito bom", recorda Paula Torres. Ambos foram testados em separado e juntos. Mas foi a combinação dos dois que conquistou as células. E chegou a temer-se o pior, já que, na análise microscópica, as amostras foram trocadas e dessa combinação pareciam ter surgido os piores resultados. "Tive uma vontade de chorar tremenda", assume a investigadora. Quando logo a seguir percebeu que estavam trocadas, "foram lágrimas de alegria". Aquela era uma "composição ganhadora".

Para ser perfeita, faltava-lhe a sacarose, que já é usada na construção civil para atrasar a presa, ou seja, para travar a solidificação do cimento. Foi precisamente aí que surgiu a ideia. "O açúcar e os iões adicionados atrasavam a presa. O tempo que tinha para trabalhar o cimento era maior." O tipo de cimento que usa - brushítico - tem tendência a ficar muito líquido no início, mas solidifica rapidamente. " Não temos muito tempo para trabalhá-lo", pelo que se torna importante atrasar o processo, dando aos médicos mais tempo para manusear o biomaterial.

Desta forma, foi conseguida a mistura que dá esperança no tratamento das lesões das vértebras. "Com a adição do açúcar, as propriedades mecânicas e biológicas melhoraram. Consegui injetar 100% e a nível biológico as células não se queixaram." Mas levantou-se uma questão. "Se o facto de se usar açúcar não viria a ser prejudicial para diabéticos", recorda Susana Olhero. No entanto, ressalvam as investigadoras, por serem usadas quantidades tão pequenas, não haverá impacto na saúde dos pacientes.

Faltam testes in vivo

Até ao momento, as investigadoras da Universidade de Aveiro só tiveram oportunidade de fazer ensaios in vitro. "Fica muito caro trabalhar in vivo", lamenta Paula Torres. São necessárias quantidades significativas de animais, o que representa custos avultados. É por isso, justifica Susana Olhero, que estão à procura de financiamento e parcerias. "Num ratinho, a fratura óssea seria demasiado pequena para ser representativa do que acontece nos humanos", sublinha Sandra Vieira, acrescentando que são necessários animais de porte maior.

Apesar dos bons resultados conseguidos, Paula Torres, que finalizou o doutoramento em 2016, acredita que ainda existe "margem para melhorar" o cimento ósseo. "Eu acredito nos oligoelementos. Há elementos que se calhar são necessários e não estão presentes." É com uma mistura já aperfeiçoada que espera avançar para testes em animais.

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