Um novo materials elástico de fosfato de cálcio que se assemelha muito à estrutura do osso humano foi criado com sucesso por uma equipe de pesquisa do Departamento de Ortopedia e Traumatologia do Universidade de Hong KongFaculdade de Medicina LKS (HKUMed). A eficácia e a validade científica dos resultados da pesquisa foram destacadas em Comunicações da Natureza.
O materials, conhecido como ‘nano cimento ósseo’, apresenta um substituto viável aos transplantes ósseos convencionais em procedimentos ortopédicos, que geralmente envolvem a obtenção de tecido do paciente ou de um doador. De acordo com pesquisas e resultados experimentais, este novo materials ósseo acelera o processo de cicatrização em casos de defeitos ósseos e oferece forte suporte mecânico.
A equipe pretende usar este método para reparar defeitos ósseos segmentares maciços, acelerando potencialmente a recuperação do paciente e obtendo ótimos resultados.
Desafios atuais na cirurgia de grandes defeitos ósseos segmentares
O professor Kelvin Yeung Wai-kwok, professor Ng Chun-man em Bioengenharia Ortopédica na HKUMed e líder do projeto do estudo, afirmou que o tratamento de grandes defeitos ósseos segmentares normalmente requer enxerto ósseo. Isto frequentemente envolve autoenxertos do próprio osso do paciente ou aloenxertos (ossos doados), que são escassos e apresentam riscos significativos.
Os autoenxertos podem causar dificuldades e até mesmo colapso na área doadora, além de acarretar risco de infecção e rejeição imunológica.
Os materiais ósseos tradicionais de fosfato de cálcio são criados pela combinação de pós de cálcio e fósforo com uma solução líquida, o que resulta em um sólido endurecido por meio de um processo de auto-endurecimento.
Este materials se assemelha muito à composição do osso pure, oferecendo excelente segurança e biocompatibilidade. Além disso, pode ser moldado livremente antes do endurecimento, o que o torna uma das opções mais promissoras para reparo ósseo.
Dr. Wu Jun, Professor Associado Afiliado, Centro Médico Ortopédico, Hospital da Universidade de Hong Kong-Shenzhen
Os materiais ósseos artificiais tradicionais de fosfato de cálcio proporcionam rigidez, mas sua resistência à compressão é inferior à do osso cortical humano. A sua falta de elasticidade torna-os propensos a fracturas em ambientes terapêuticos e têm dificuldade em ajustar-se a ligeiras deformações durante as actividades quotidianas, o que pode levar ao colapso estrutural e falhas no tratamento.
Estas restrições limitam a eficácia e a segurança dos métodos atuais de enxerto ósseo, enfatizando a importância do desenvolvimento de materiais ósseos elásticos para aumentar a taxa de sucesso da reparação óssea segmentar de grandes dimensões.
Nanomaterial revolucionário triplo de “alto desempenho”
Para superar as limitações dos materiais ósseos convencionais de fosfato de cálcio, a equipe de pesquisa da HKUMed usou a tecnologia de ancoragem de nano-clusters para mesclar com sucesso as características mecânicas de materiais rígidos orgânicos, flexíveis e inorgânicos.
Esta conquista produziu um novo ‘materials ósseo nano-artificial’, o cimento de fosfato de cálcio (CPC), com alta flexibilidade, tenacidade e resistência.
Nosso objetivo é imitar a estrutura do osso pure, e este nanomaterial inovador se assemelha muito ao osso humano. Suas propriedades mecânicas estão mais próximas das do osso pure, melhorando assim o conforto e a mobilidade do paciente. Ele pode ser moldado em qualquer formato antes do estágio de endurecimento, tornando-o particularmente adequado para reparar defeitos ósseos complexos ou de formato irregular.
Kelvin Yeung Wai-kwok, Professor Ng Chun-man, Bioengenharia Ortopédica, Departamento de Ortopedia e Traumatologia, Escola de Medicina Clínica, Universidade de Hong Kong
Usando a capacidade do materials de expandir em quantity após absorver água, os pesquisadores criaram uma nova forma de microesfera elástica capaz de substituir automaticamente defeitos ósseos. Esta invenção simplifica procedimentos cirúrgicos e aumenta a eficiência do tratamento.
O novo nanomaterial mantém a máxima resistência à compressão após absorver água e apresenta excelente elasticidade, propriedade não encontrada no materials ósseo atual. Forma uma estrutura porosa que promove a adesão e integração celular ao materials, auxiliando na regeneração do tecido ósseo. Este avanço beneficiará mais pacientes, oferecendo-lhes uma nova esperança de regressar a uma vida regular.
Kelvin Yeung Wai-kwok, Professor Ng Chun-man, Bioengenharia Ortopédica, Departamento de Ortopedia e Traumatologia, Escola de Medicina Clínica, Universidade de Hong Kong
O professor Wong Tak-man, professor clínico do Departamento de Ortopedia e Traumatologia da Faculdade de Medicina Clínica da HKUMed, acredita que este materials inovador terá diversas aplicações no tratamento ortopédico.
A nova tecnologia simplifica significativamente os procedimentos cirúrgicos e reduz o tempo geral de operação. O materials demonstra resistência, resistência e propriedades biocompatíveis superiores excepcionais. Além de preencher defeitos em cirurgias ortopédicas complexas, pode proporcionar estabilidade e promover a consolidação óssea. Oferece uma solução mais flexível, segura e eficiente para cirurgias ortopédicas e reconstrutivas. Por último, mas não menos importante, pode expandir a sua aplicação em neurocirurgia e odontologia num futuro próximo.
Wong Tak-man, Professor Clínico, Departamento de Ortopedia e Traumatologia, Escola de Medicina Clínica, Universidade de Hong Kong
O Programa Nacional de P&D da China, o Fundo de Pesquisa Médica e de Saúde e o Fundo de Pesquisa da Comissão de Inovação Científica e Tecnológica de Shenzhen estavam entre as diversas fontes de financiamento que apoiaram este estudo.
Referência do periódico:
Liu, F. et.al. (2025) Metamateriais híbridos inorgânico-orgânicos com alta rigidez e elasticidade comutáveis. Comunicações da Natureza. doi.org/10.1038/s41467-025-59662-w.