Os pesquisadores desenvolveram um hidrogel integrado com nanozimas que visa diretamente os produtos finais de glicação avançada (AGEs), um dos principais impulsionadores da osteoartrite diabética (DOA).
Estudar: Hidrogel integrado com nanozimas visando AGEs para terapia de osteoartrite diabética. Crédito da imagem: Dragana Gordic/Shutterstock.com
O estudo, publicado em Ciência Avançadademonstra como um biomaterial ativado fototermicamente e administrado localmente pode retardar a degeneração articular, restaurar a função da cartilagem e melhorar a mobilidade em modelos animais diabéticos.
A osteoartrite diabética é cada vez mais reconhecida como uma forma distinta e mais agressiva de osteoartrite. A hiperglicemia crónica acelera a acumulação de AGEs, os compostos prejudiciais formados quando os açúcares se ligam às proteínas, que conduzem ao stress oxidativo, à inflamação, à degradação da cartilagem e à lubrificação articular prejudicada.
Os tratamentos clínicos atuais, incluindo analgésicos e esteróides intra-articulares, concentram-se principalmente no alívio da dor. Eles não abordam o acúmulo de AGE ou o dano celular a jusante que torna difícil o manejo do DOA, particularmente em pacientes diabéticos.
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Construindo uma terapia de hidrogel direcionada
Procurando enfrentar esses desafios, a equipe de pesquisa desenvolveu um hidrogel composto conhecido como PTC-MP. O materials integra nanozimas de ácido tânico-cério (PTC) revestidas com polidopamina em uma matriz de alginato de sódio-Poloxâmero 407, reforçada com íons de magnésio (Mg2+).
Cada componente desempenha uma função distinta. O ácido tânico ajuda a suprimir a formação de AGE, as nanozimas de cério imitam enzimas antioxidantes para neutralizar espécies reativas de oxigênio e os íons de magnésio promovem a produção endógena de ácido hialurônico, melhorando a lubrificação das articulações. A polidopamina permite terapia fototérmica suave (mPTT) sob luz infravermelha próxima (NIR).
O hidrogel é injetável, mecanicamente estável e projetado para se adaptar a cavidades articulares irregulares, tornando-o adequado para administração intra-articular.
Sob irradiação NIR controlada, o hidrogel aquece até aproximadamente 40-42 °C, uma faixa de temperatura conhecida por ser benéfica para o tratamento da osteoartrite.
Este aquecimento suave aumenta a absorção celular das nanozimas e aumenta a sua atividade catalítica sem danificar o tecido circundante.
O efeito fototérmico também induz a proteína de choque térmico 70 (HSP70), uma molécula protetora que reduz a inflamação, limita a morte celular e ajuda a estabilizar a função mitocondrial nas células da cartilagem.
Terapia com hidrogel: funciona?
Em experimentos de laboratório, o hidrogel inibiu a formação de AGE em até 43,6% em concentrações ideais de cério.
Este efeito surge de três mecanismos complementares: eliminação de espécies reativas de oxigênio e nitrogênio, quelação de íons metálicos pró-glicação, como Fe2+e bloqueando competitivamente os locais de glicação de proteínas.
Os condrócitos tratados com o hidrogel apresentaram menor estresse oxidativo, restauraram a atividade mitocondrial e aumentaram a expressão dos principais marcadores da cartilagem, incluindo colágeno II e agrecano. Esses achados indicam a recuperação da homeostase da cartilagem, em vez do alívio temporário dos sintomas.
Além da proteção da cartilagem, o hidrogel aborda a falha de lubrificação, um dos principais contribuintes para o desgaste articular na DOA.
Em sinoviócitos semelhantes a fibroblastos, o tratamento reduziu a sinalização inflamatória e restaurou a atividade da sintase-2 do ácido hialurônico (HAS-2). Os íons de magnésio estimularam ainda mais a secreção de ácido hialurônico, melhorando o ambiente bioquímico da articulação.
A terapia foi testada em ratos diabéticos induzidos por estreptozotocina com osteoartrite induzida cirurgicamente, um modelo que reflete patologia articular diabética grave. Embora os autores observem que isto representa diabetes tipo 1 e não a forma mais comum de tipo 2, os resultados foram surpreendentes.
A imagem por micro-TC revelou arquitetura articular preservada e redução da erosão óssea subcondral nos animais tratados. A análise histológica mostrou redução da inflamação e manutenção da matriz cartilaginosa.
Os testes funcionais confirmaram padrões de marcha quase normais, com os ratos tratados atingindo comprimentos de passo semelhantes aos controles saudáveis.
Uma estratégia “3R” para a osteoartrite diabética
Os pesquisadores descrevem sua abordagem como uma estratégia “3R”:
- Restringir a formação de AGE
- Restaurar a homeostase da cartilagem
- Reforçar o reparo das juntas através de melhor lubrificação
Este design multicamadas distingue a terapia dos tratamentos anteriores que se concentravam principalmente na inflamação ou na dor.
É importante ressaltar que o hidrogel demonstrou forte biocompatibilidade. Permaneceu na cavidade articular por até 14 dias, não apresentou acúmulo nos principais órgãos e não causou danos teciduais detectáveis em estudos de segurança.
Os autores observam que são necessários mais trabalhos para avaliar a biodegradação a longo prazo, a libertação de iões e o desempenho em modelos de diabetes tipo 2.
No entanto, o estudo estabelece uma prova de conceito convincente para terapias baseadas em nanozimas direcionadas a AGE.
O estudo além da osteoartrite
Ao abordar diretamente a patologia causada pelos AGE, este trabalho pode abrir novas possibilidades para o tratamento de outras complicações diabéticas marcadas por estresse oxidativo e inflamação crônica.
De forma mais ampla, destaca como os biomateriais inovadores podem combinar atividade catalítica, suporte mecânico e ativação externa para combater doenças degenerativas complicadas.
Referência do diário
Chen, R. e outros. (2025, dezembro). Hidrogel integrado com nanozimas visando AGEs para terapia de osteoartrite diabética. Ciência Avançada, e16389. DOI: 10.1002/advs.202516389