Uma equipe de pesquisadores da Unicamp inverteu a lógica do desenvolvimento de biomateriais para implantes metálicos e, com isso, criou uma tecnologia: um implante bioativo, capaz de desativar vírus e matar bactéria

Peças antes do revestimento, durante e depois do processo desenvolvido na Unicamp (esq.). Ao lado, imagem de microscópio mostra a difusão do cobre no titânio promovida pelo método (dir.)

Uma equipe de pesquisadores da Unicamp inverteu a lógica do desenvolvimento de biomateriais para implantes metálicos e, com isso, criou uma tecnologia: um implante bioativo, capaz de desativar vírus e matar bactérias. O dispositivo é funcionalizado com um fino filme à base de cobre, com espessura 15 vezes menor do que a de um fio de cabelo. É biocompatível e previne a contaminação do material por microrganismos, causadores de infecções como a osteomielite, que afeta os ossos, e a peri-implantite, no caso de próteses dentárias.

Ligas metálicas biomédicas com adição de cobre e prata não são uma novidade, mas, em vez de misturar o cobre de forma homogênea na liga, os pesquisadores propuseram recobrir os implantes já em estágio avançado de fabricação. Desse modo, não é necessário alterar a matéria-prima utilizada, como titânio e ligas comerciais. “Não é preciso modificar as linhas de produção da indústria. Basta a empresa incorporar a nova etapa ao processo de fabricação já utilizado”, explica Éder Sócrates Lopes, professor e pesquisador da Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM) da Unicamp. O revestimento poderia ser incluído, por exemplo, em implantes permanentes, como os ortopédicos e os parafusos de titânio utilizados por dentistas para substituir a raiz de dentes.

Modificações de superfície

O revestimento, conhecido como biofuncionalização, é feito pelo processo de eletrodeposição com tratamento químico. A técnica permite beneficiar peças em diferentes geometrias, das mais simples às mais complexas. Para agregar o cobre à superfície dos implantes, os pesquisadores aplicaram tratamento térmico, isto é, as peças foram aquecidas para que as partículas da película protetora se integrassem ao titânio. Por meio de difusão atômica, o cobre da superfície é transportado para dentro do titânio. “Dessa forma, o revestimento passa a fazer parte do implante”, explica o pesquisador Luiz Antônio Côco. Isso previne a corrosão das peças, ao entrarem em contato com os tecidos humanos.

Nos testes em laboratório, simulando o ambiente de um organismo vivo, o biomaterial se mostrou promissor. Os implantes revestidos registraram um leve aumento de resistência à corrosão, quando comparados às ligas sem tratamento, e não apresentaram alteração das propriedades mecânicas. Os resultados foram verificados durante o doutorado de Luiz, e a tecnologia teve o pedido de patente depositado no INPI pela Inova Unicamp.

Os ensaios biológicos de biocompatibilidade com bactérias e vírus foram realizados pelas equipes dos professores Augusto Ducati Luchessi e Laís Pellizzer Gabriel, da Faculdade de Ciências Aplicadas (FCA Unicamp), e Clarice Weis Arns, do Instituto de Biologia (IB Unicamp).

Controle do processo

O corpo humano é tolerante ao cobre, mas, em grandes concentrações, esse metal pode matar as células saudáveis. O dispositivo intrauterino (DIU) aplicado como método contraceptivo é um exemplo do uso controlado do cobre para fins médicos. Introduzido no útero, o metal contido no aparato impede o encontro do espermatozoide com o óvulo.

No caso dos implantes bioativos revestidos, o objetivo é impedir que vírus e bactérias se depositem no metal. Os pesquisadores conseguiram controlar a quantidade de cobre exposta na superfície do implante, de forma a reduzir possíveis efeitos colaterais e toxicidade às células humanas.

Os implantes de titânio são normalmente fixados em contato com o osso, tecido com pouca circulação sanguínea. A baixa vascularização dificulta a chegada de remédios, como antibióticos, no caso de infecções. Nesses casos, o tratamento pode incluir a retirada do implante, com nova cirurgia. “Isso pode levar a perdas ósseas e favorecer novas infecções, mas é possível reduzir o risco com o revestimento bioativo”, afirma Luiz.

Atividade iônica

A incorporação do cobre promove uma liberação lenta de íons que garante uma ação antibacteriana prolongada. O revestimento impede o crescimento de microrganismos na superfície do implante e mantém a atividade inibitória ou destrutiva antes, durante e depois das cirurgias, diminuindo, assim, a probabilidade da colonização por bactérias. As peças funcionalizadas também tiveram atividade virucida comprovada após seis horas. “Esse é um ótimo resultado, pois se equipara ao do cobre puro”, afirma Eder.

O próximo passo é testar os implantes bioativos em modelos animais e humanos. Empresas interessadas em explorar a tecnologia podem procurar a Agência de Inovação Inova Unicamp. “Estamos traçando um protocolo para ensaios in vivo”, diz o professor, que busca parceiros para o projeto. “Se tivermos uma empresa que invista nos testes, podemos acelerar o processo de validação, necessário para que a tecnologia chegue ao mercado”, completa. Com informações da Unicamp

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