Hidroxiapatita modificada: estudos biológicos para avaliação da biossegurança e das propriedades osteogênicas - Souza, Augusto Monteiro de (2023)
A hidroxiapatita (HA) é um composto mineral natural encontrado nos ossos e dentes, e pode ser adaptada como um biomaterial amplamente utilizado em aplicações clínicas e farmacêuticas. Estudos mostram que substituintes iônicos podem ser incorporados ao HA, tornando-o mais semelhante ao tecido ósseo natural e promissor para a regeneração óssea. No entanto, essas modificações podem alterar as características físico-químicas dos biomateriais, exigindo uma avaliação abrangente da biossegurança antes da produção em larga escala. Este estudo tinha como objetivo investigar a segurança e eficácia de biomateriais à base de HA funcionalizada para aplicações em regeneração óssea. Dividido em cinco capítulos independentes, ele abordou aspectos cruciais da biossegurança e do potencial regenerativo desses materiais. Uma revisão sistemática da literatura foi realizada com o propósito de investigar se os compostos nanoestruturados à base de HA são isentos de genotoxicidade. Nesse estudo, constatou-se que a genotoxicidade dos biomateriais à base de HA, em relação à saúde humana, é subestimada na literatura científica. Em geral, as nanopartículas de HA com forma de agulha tendem a causar mais danos ao DNA e alterações cromossômicas em comparação com outras formas de HA. Além disso, os resultados sugerem que células primárias são mais sensíveis do que as linhagens celulares na avaliação da genotoxicidade desses biomateriais. Os biomateriais utilizados neste estudo foram caracterizados e produzidos no Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas no Rio de Janeiro. No segundo capítulo foram avaliadas a citotoxicidade e mutagenicidade de um enxerto ósseo biodegradável à base de nHA, composto por microesferas de nanopartículas de HA encapsuladas em alginato, com e sem incorporação de íons bioativos (CO32-, Zn2+ e Sr2+). Os principais resultados dessas análises foram que os testes de citotoxicidade não revelaram efeitos adversos significativos das microesferas de HA em cultura celular, e não foram observadas mudanças relevantes nos níveis cromossômicos em células CHO-k1 após exposição aos diferentes biomateriais. Além disso, não houve aumento na taxa de mutação reversa bacteriana, utilizando cepas de Salmonella Thyphymurium, após a exposição a esses biomateriais. No terceiro capítulo, realizamos testes de embriotoxicidade em zebrafish para avaliar a segurança de microesferas à base de hidroxiapatita (HA), incluindo HA com íons substituídos. Não houve mortalidade significativa (inferior a 20%), nem efeitos neurotóxicos detectados. Além disso, os biomateriais não alteraram o estresse oxidativo, nem afetaram negativamente o desenvolvimento. No quarto capítulo, nosso estudo se concentrou na avaliação da biossegurança e no potencial de regeneração óssea de nanopartículas de HA. Foram investigados os resultados preliminares da biossegurança das nanopartículas de HA nas concentrações de 25, 50 e 100 µg/mL. Utilizamos células-tronco mesenquimais obtidas de cordão umbilical como modelo celular para essa avaliação. A citotoxicidade foi avaliada por meio do teste MTT, enquanto o potencial osteogênico foi analisado por meio da dosagem da fosfatase alcalina e da coloração com vermelho de alizarina. No último capítulo, avaliamos a biossegurança de nanopartículas de HA funcionalizadas em embriões e larvas de zebrafish nas concentrações de 50, 100 e 500 µg/m. Além disso, investigamos o impacto desses biomateriais na mineralização óssea, utilizando técnicas como coloração e microscopia de fluorescência. No geral, os resultados obtidos nos diferentes capítulos deste estudo destacam a segurança biológica dos biomateriais à base de HA, bem como seu potencial na osteogênese em diferentes concentrações.