Um novo tipo de cartilagem artificial está sendo desenvolvido por cientistas da Universidade de Duke University. Os pesquisadores afirmam que a cartilagem artificial de hidrogel pode ser o material funcional mais próximo já desenvolvido para substituir os do joelho humano. O hidrogel revolucionário eliminaria a necessidade de centenas de cirurgias para colocação de prótese no joelho, também chamada de artroplastia do joelho. Além, claro, de outras cirurgias de substituição articular.
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A nova cartilagem análoga é feita de três diferentes tipos de hidrogel – polímeros dilatados pela absorção de água – com diferentes estruturas. Elas são “encaixadas” umas nas outras de modo a construir um tecido flexível multidirecionalmente e com uma estrutura de absorção de impacto redundante. Mais ou menos como um cesto revestido de uma trama flexível.
Quando o material se estica, de acordo com o site Science Alert, o terceiro polímetro, em forma de fio, é o que garante que o conjunto permaneça intacto. Os outros dois, que têm polaridades negativas, se repelem entre si e aderem à água, mantendo sempre a forma original.
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O hidrogel tem os mesmos padrões de formato modular e permeabilidade da cartilagem. Ou seja, a deformação com o estímulo de uma pressão é a mesma. A substância não é citotóxica, tem um coeficiente de fricção 45% mais baixo que a cartilagem e é 4,4 vezes mais resistente a abrasão que o hidrogel de PVA. Em testes extremamente longos, a estrutura da microcesta de hidrogel teve a mesma performance da cartilagem.
Cartilagem: material biomecânico perfeito
Afinal, por que existe tenta demanda pela cartilagem artificial perfeita e ao mesmo tempo ela parece ser tão inatingível? De cara, porque a substituição de joelho é uma cirurgia difícil e séria. Ela é invasiva e dolorosa. A recuperação exige muita fisioterapia praticamente desde o dia seguinte à operação para evitar a perda de mobilidade articular. Por fim, a prótese tem uma vida útil de cerca de 20 anos, quando deve ser substituída novamente.
Um joelho funcional é uma prova de como a nossa biomecânica é dinâmica e capaz de suportar cargas pesadas. Contudo, existem outros motivos além do desgaste da cartilagem que obrigam as pessoas a se submeterem a este tipo de cirurgia, mas geralmente a perda de cartilagem pesa na decisão final.
Além disso, ossos são mais fáceis de substituir. Já a cartilagem é ao mesmo tempo resistente e flexível, além de ser perfeita para absorver cargas – em teoria, pela vida toda. Isso é impressionante. Ainda mais se lembrarmos que evolutivamente, a mesma cartilagem que sustentava o corpo dos primeiros humanos, que morriam com menos de 30 anos. Atualmente, a expectativa média de vida hoje aumentou muito – chegar aos 90 ou 100 anos é cada vez mais comum.
Cartilagem artificial: testes de resistência
Por isso o hidrogel é promissor. De acordo com os pesquisadores, “é o primeiro hidrogel com a força e módulos de cartilagem que oferece ao mesmo tempo tensão e compressão, e o primeiro a ter um ponto de fadiga mecânica de 100.000 ciclos”. Diferente das cirurgias atuais, que substituem a articulação inteira, o hidrogel poderia ser aplicado apenas em partes desgastadas ou muito danificadas. O procedimento seria bem menos invasivo.
Se um passo representa um ciclo para o joelho, 100.000 ciclos seria o equivalente a 91 quilômetros. Este é o primeiro hidrogel a passar esta marca, sendo que o material ainda pode ser bastante aperfeiçoado. A pesquisa foi publicada em um artigo científico na revista Advanced Functional Materials.
Mesmo assim, ter uma cartilagem artificial eficiente poderia salvar muitas pessoas de ir para a mesa de cirurgia ou mesmo aumentar a vida útil de próteses que precisem ser usadas de qualquer jeito. O próximo passo é testar a cartilagem artificial em animais. Se tudo der certo, os humanos são os próximos.