A Flexoeletricidade no Reparo Ósseo
Pesquisadores do Instituto Catalão de Nanociência e Nanotecnologia (ICN2) conseguiram responder a uma das grandes questões não resolvidas do processo de reparação óssea: como os osteoblastos, as células responsáveis pela formação do novo tecido ósseo, são ativados? Os resultados apontam um fenômeno eletromecânico que ocorre em nanoescala, chamado de flexoeletricidade, como um possível mecanismo que estimula e orienta a resposta celular durante o processo de reparo de uma fratura.
Pesquisadores do Instituto Catalão de Nanociência e Nanotecnologia (ICN2) conseguiram responder a uma das grandes questões não resolvidas do processo de reparação óssea: como os osteoblastos, as células responsáveis pela formação do novo tecido ósseo, são ativados? Os resultados apontam um fenômeno eletromecânico que ocorre em nanoescala, chamado de flexoeletricidade, como um possível mecanismo que estimula e orienta a resposta celular durante o processo de reparo de uma fratura.
O fato de que os ossos geram eletricidade sob pressão, estimulando o autoreparo e a remodelação, já era conhecido. Depois de ser descrito pela primeira vez na década de 50, este fenômeno foi inicialmente atribuído à piezoelétrica do colágeno, um dos componentes orgânicos dos ossos.
No entanto, estudos subsequentes observaram marcadores de reparação óssea na ausência de colágeno, sugerindo que poderia ser devido a outros efeitos. Neste trabalho, os pesquisadores do ICN2 revelaram o verdadeiro responsável: a flexoeletricidade do componente mineral dos ossos.
Flexoeletricidade é uma propriedade presente em alguns materiais por meio da qual eles emitem uma pequena tensão elétrica quando uma pressão não homogênea é aplicada. A resposta é extremamente localizada, tornando-se mais fraca quando nos afastamos do ponto de estresse máximo. Nas microfraturas, concentra-se na ponta da rachadura, um pequeno ponto anatômico que, por definição, concentra a tensão máxima que um material pode conter antes de quebrar. O resultado é um campo flexoelétrico de tal magnitude que, na área próxima à fratura, anula qualquer possível efeito piezoelétrico do colágeno.
Ao estudar os gradientes de estresse tanto no osso quanto no mineral ósseo puro (hidroxiapatita), os pesquisadores conseguiram medir com precisão a magnitude do campo elétrico formado. Seus resultados indicam que é um efeito grande o suficiente para que, a 50 mícrons da ponta da rachadura, possa ser detectada pelas células responsáveis pelo reparo ósseo. Portanto, a flexoeletricidade está diretamente envolvida no processo.
Sabe-se que osteoblastos (as células responsáveis pela síntese de tecido ósseo novo) se aderem perto da ponta da fratura. Portanto, parece que a distribuição do campo elétrico marcaria esse ponto como o epicentro do dano a ser reparado, tornando-se uma baliza móvel que sinaliza a localização do final da fratura à medida que ele se aquece.
Esta descoberta é promissora para a indústria de próteses. Por meio de materiais que reproduzam ou amplificam o efeito flexoelétrico, seria possível guiar o reparo de tecidos de forma a melhorar a integração de uma prótese. Os resultados da pesquisa foi publicado no Advanced Materials, com Fabián Vásquez-Sancho como primeiro autor.
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