Andaimes biocerâmicos miméticos de ossos planos impressos em 3D para restauração craniana

O osso craniano no corpo humano desempenha funções muito importantes, como proteger o cérebro e permitir a passagem dos nervos cranianos essenciais ao funcionamento fisiológico. Defeitos cranianos de tamanho crítico podem prejudicar o bem-estar físico e psicológico dos pacientes.

A restauração de defeitos cranianos de tamanho crítico por cranioplastia é um desafio para os cirurgiões reconstrutores, que preferem usar enxertos ósseos autólogos. A aquisição de osso autólogo requer cirurgias adicionais concomitantes a riscos como perda de retalho livre, infecção, trombose venosa profunda e lesão nervosa. Estas limitações exigem o desenvolvimento de alternativas aos enxertos ósseos autólogos para restauração de defeitos cranianos.

Biomateriais que imitam a composição e microestrutura do osso natural são amplamente reconhecidos como ideais para a regeneração de defeitos ósseos. Os ossos cranianos são compostos principalmente de fosfato de cálcio e são ossos chatos típicos, geralmente finos e largos, com superfície achatada ou curva.

O osso chato possui duas mesas externas compactas feitas de osso cortical. A região entre as duas tabelas é chamada de díploe, que é composta por osso esponjoso. O osso cortical tem baixa porosidade (5% a 10%) com poros tubulares interconectados, chamados canais de Havers e canais de Volkmann.

O osso esponjoso é composto por trabéculas irregulares, semelhantes a esponjas, com alta área superficial específica, e a curvatura média da superfície das trabéculas é próxima de zero. As características arquitetônicas do osso esponjoso são semelhantes às da topologia de poros de superfície mínima triplamente periódica (TMPS) do tipo giroide.

Inspirados pela composição e características estruturais dos ossos cranianos, cientistas da Universidade e Tecnologia do Sul da China desenvolveram dois andaimes biocerâmicos de fosfato β-tricálcico miméticos de ossos planos (Gyr-Comp e Gyr-Tub) por impressão 3D baseada em fotopolimerização de cuba de alta precisão . Ambos os andaimes tinham duas camadas externas e uma camada interna com poros giroides imitando a estrutura diploe.

As camadas externas dos andaimes Gyr-Comp simularam a baixa porosidade das mesas externas, enquanto as dos andaimes Gyr-Tub imitaram a estrutura de poros tubulares nas mesas de ossos chatos. Os andaimes Gyr-Comp e Gyr-Tub possuíam maior resistência à compressão e promoveram visivelmente a proliferação celular in vitro, a diferenciação osteogênica e as atividades angiogênicas em comparação com os andaimes convencionais com estruturas hachuradas.

Após a implantação em defeitos cranianos de coelhos durante 12 semanas, o Gyr-Tub obteve os melhores efeitos de reparação, acelerando a geração de tecidos ósseos e vasos sanguíneos. Os andaimes Gyr-Tub têm grandes perspectivas para o tratamento de defeitos ósseos cranianos em aplicações clínicas. Este trabalho fornece uma estratégia avançada para preparar biomateriais biomiméticos que atendam às necessidades estruturais e funcionais de uma regeneração óssea eficaz.

O trabalho está publicado na revista Pesquisar.

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