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Um biomaterial injetável ativado por pulsos de luz azul de baixa energia tem um tremendo potencial para reparo imediato da camada externa do olho, revelou uma equipe de pesquisadores da Universidade de Ottawa e seus colaboradores. Crédito: Faculdade de Medicina da Universidade de Ottawa
Um novo estudo revela que os materiais biomiméticos, quando pulsados com luz azul de baixa energia, podem remodelar córneas danificadas, incluindo aumentar a sua espessura. As descobertas têm o potencial de afetar milhões de pessoas.
Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Ottawa e seus colaboradores descobriram o imenso potencial de um biomaterial injetável que é acionado por pulsos de luz azul de baixa energia para reparo imediato da camada externa em forma de cúpula do olho.
Seguindo uma abordagem de design orientada pela biomimética – inovação que se inspira na natureza – os resultados convincentes dos investigadores multidisciplinares mostram que um novo material ativado pela luz pode ser usado para remodelar e engrossar eficazmente o tecido corneano danificado, promovendo a cura e a recuperação.
Esta tecnologia é um potencial divisor de águas no reparo da córnea; dezenas de milhões de pessoas em todo o mundo sofrem de doenças da córnea e apenas uma pequena fração é elegível para transplante de córnea. As operações de transplante são o padrão-ouro atual para doenças que resultam no adelgaçamento das córneas, como o ceratocone, uma doença ocular pouco compreendida que resulta na perda de visão para muitas pessoas.
“Nossa tecnologia é um salto no campo do reparo da córnea. Estamos confiantes de que isso pode se tornar uma solução prática para tratar pacientes que vivem com doenças que impactam negativamente a forma e a geometria da córnea, incluindo o ceratocone”, afirma o Dr. Emilio Alarcon, professor associado da Faculdade de Medicina de uOttawa e pesquisador da BioEngineering and Therapeutic Solutions. (BEaTS) do Instituto do Coração da Universidade de Ottawa.
A córnea é a superfície protetora em forma de cúpula do olho, na frente da íris e da pupila. Ele controla e direciona os raios de luz para os olhos e ajuda a obter uma visão clara. Normalmente é transparente. Mas lesões ou infecções resultam em cicatrizes na córnea.
Dr. Emilio Alarcon, professor associado da Faculdade de Medicina da Universidade de Ottawa e pesquisador do grupo de BioEngineering and Therapeutic Solutions (BEaTS) do Instituto do Coração da Universidade de Ottawa. Crédito: Faculdade de Medicina da Universidade de Ottawa
O trabalho da equipe colaborativa foi publicado na Advanced Functional Materials, uma revista científica de alto impacto.
Os biomateriais concebidos e testados pela equipe são compostos por peptídeos curtos e polímeros naturais chamados glicosaminoglicanos. Na forma de um líquido viscoso, o material é injetado no tecido da córnea após a criação cirúrgica de uma pequena bolsa. Quando pulsado com luz azul de baixa energia, o hidrogel à base de peptídeo injetado endurece e se forma em uma estrutura 3D semelhante a um tecido em poucos minutos. Dr. Alarcon diz que este se torna então um material transparente com propriedades semelhantes às medidas em córneas de porcos.
Na Vivo experimentos usando um modelo de rato indicaram que o hidrogel ativado por luz poderia engrossar as córneas sem efeitos colaterais. A equipe de pesquisa – que empregou uma dosagem de luz azul muito menor em comparação com a usada em outros estudos – também testou com sucesso a tecnologia em um modelo ex vivo de córnea de porco. Testes em modelos animais de grande porte serão necessários antes dos ensaios clínicos em humanos.
“Nosso material foi projetado para coletar a energia da luz azul para desencadear a montagem imediata do material em uma estrutura semelhante à córnea. Nossos dados cumulativos indicam que os materiais não são tóxicos e permanecem por várias semanas em modelo animal. Prevemos que nosso material permanecerá estável e não será tóxico em córneas humanas”, diz o Dr. Alarcon, cujo laboratório em uOttawa se concentra no desenvolvimento de novos materiais com capacidades regenerativas para tecidos do coração, pele e córnea.
A rigorosa pesquisa levou mais de sete anos para chegar à fase de publicação.
“Tivemos que projetar cada parte dos componentes envolvidos na tecnologia, desde a fonte de luz até as moléculas utilizadas no estudo. A tecnologia foi desenvolvida para ser clinicamente traduzível, o que significa que todos os componentes devem ser projetados para serem fabricados seguindo padrões rígidos de esterilidade”, diz o Dr. Alarcon.
Os resultados da pesquisa também são foco de um pedido de patente, que está atualmente em negociações para licenciamento.
Alarcon foi o autor sênior do estudo que orientou o aspecto do design de material da pesquisa, enquanto o Dr. Marcelo Muñoz e Aidan MacAdam da uOttawa desempenharam papéis importantes na criação da nova tecnologia. Colaboradores interdisciplinares incluíram os cientistas da Universidade de Montreal, Dr. May Griffith, especialista em regeneração da córnea, e a Dra. Isabelle Brunette, especialista em oftalmologia e transplante de córnea.
Referência: “Materiais injetáveis ativados por luz azul pulsada de baixa energia para restaurar córneas finas” por Aidan J. MacAdam, Marcelo Munoz, Jinane El Hage, Kevin Hu, Alex Ross, Astha Chandra, Jodi D. Edwards, Zian Shahid, Sophia Mourcos, Maxime E. Comtois-Bona, Alejandro Juarez, Marc Groleau, Delali Shana Dégué, Mohamed Djallali, Marilyse Piché, Mathieu Thériault, Michel Grenier, May Griffith, Isabelle Brunette e Emilio I. Alarcon, 19 de julho de 2023, Materiais Funcionais Avançados.
DOI: 10.1002/adfm.202302721
O projeto foi apoiado por uma bolsa de Projetos Colaborativos de Pesquisa em Saúde, uma bolsa NSERC Discovery, o Governo de Ontário e o Instituto do Coração da Universidade de Ottawa.