Biopolímeros: A chave para a revolução médica do século XXI
Historicamente, tem-se afirmado que, por trás de uma revolução tecnológica, sempre houve uma revolução paralela na tecnologia de materiais. Algo que tem acontecido periodicamente e que voltará a acontecer. Desta forma, e sem ir muito longe, nos últimos anos, os polímeros e materiais compósitos têm representado um enorme suporte tecnológico em setores tão inovadores como o automóvel e o aeroespacial. Sem estes materiais, não teria sido possível alcançar os avanços e tecnologias de que atualmente desfrutamos. Inevitavelmente, o século XXI tem de ser um século de grandes avanços médicos, de terapias promissoras e, por isso, nos últimos anos, os biopolímeros têm vindo a adquirir enorme importância.
O que são os biopolímeros?
Quando se fala de biopolímeros, ou biomateriais em geral, está-se a lidar com materiais estritamente preparados para atuar com sistemas biológicos, seja para avaliar, tratar, substituir tecidos, órgãos, ou diversas funções orgânicas. Como tal definição, os biomateriais estarão em estreito contacto com todo o tipo de material biológico, fazendo com que a palavra biocompatibilidade adquira especial relevância. Evitar qualquer tipo de interação com o sistema imunológico deve ser prioritário, evitando assim o mais ínfimo risco de processos inflamatórios, rejeições, ou outros. Não se deve esquecer que esta biocompatibilidade deve estar associada a requisitos mínimos de esterilização, pois de nada serve um material inerte contaminado com bactérias e outros microrganismos. Pelo contrário, alguns requisitos funcionais também implicam a absorção/dissolução do biomaterial no meio orgânico. Este processo seria necessário quando a função do biomaterial é exclusivamente temporária, com data de validade nos seus efeitos. Nesse caso, estes biomateriais também são chamados materiais bioabsorvíveis.
Tipos de biomateriais
Existem muitos tipos de biomateriais, normalmente diferenciados claramente em naturais – colagénio, albumina, polipeptídeos, gelatinas, proteínas, PHBs, PLAs – e sintéticos – metacrilatos, silicones, polietilenos, poliésteres, poliestirenos, polissulfonas. Em suma, uma longa lista de materiais cujo fim pode resumir-se em duas grandes frentes de aplicação: implantes e substituições permanentes de órgãos e tecidos; biomateriais degradáveis de aplicação temporária, servindo de suporte ou meio para acelerar a própria cura ou diversos processos do organismo recetor.
Fazendo uma breve história, tudo começou nas já longínquas guerras do século XX ou mesmo do final do século XIX, onde materiais amplamente conhecidos, normalmente metálicos, foram utilizados como próteses para reparar fraturas, ou diretamente como implantes após a perda de membros. Com o auge dos materiais poliméricos, a partir da Segunda Guerra Mundial, estes têm vindo a deslocar gradualmente materiais tão tradicionais como os metais ou os cerâmicos, em aplicações como ósseas e ortopedia em geral (polietilenos de alta densidade), ortodontia (resinas, polímeros de altas prestações), lentes de contacto e córneas artificiais (PMMA, PHEMA), reconstruções faciais, cateteres e vasos sanguíneos (teflons e silicones).
O futuro dos biopolímeros
O futuro afigura-se enormemente promissor. Há muitos materiais “estrela” que terão uma importância capital nos próximos anos ou mesmo décadas. Os hidrogéis, a partir de copolímeros em bloco biocompatíveis, com grande capacidade de bioabsorção e com propriedades de mudança de fase sólido/líquido ativadas por mudanças de temperatura (normalmente a temperatura corporal é o ativador). São especialmente hábeis para servir de suporte na regeneração de lesões em zonas de difícil acesso. Por exemplo, lesões cerebrais, do trato digestivo, técnicas de ortodontia.
Polímeros para libertação controlada de fármacos, seja em forma de nanocápsulas, nanoconjugados com reconhecimento molecular ou ativação inteligente após estímulos externos concretos, elevam o nível de eficácia farmacológica a níveis insuspeitados. São sistemas, em suma, que podem ter um grande potencial para melhorar radicalmente a efetividade de novos fármacos contra o cancro, presenças tumorais, Parkinson, infeções complexas e outros.
A nanotecnologia e os mais inovadores biomateriais poliméricos confluem no desenvolvimento de nanocompósitos com propriedades complementares. Por exemplo, polímeros bioabsorvíveis com hidroxiapatita são um exemplo clássico de regeneração de estruturas e células ósseas, servindo o polímero de suporte biodegradável para esse crescimento. A nanoplata e outras nanopartículas metálicas têm historicamente apresentado propriedades antibacterianas notáveis. Inclusive os nanotubos de carbono e a sua particular estrutura têm-se mostrado especialmente hábeis para promover o crescimento neuronal em lesões cerebrais.
A regeneração de tecidos e órgãos é outro pilar básico para a medicina que se avizinha, sobretudo tendo em conta a grande evolução nos últimos anos nas técnicas de crescimento e especialização celular a partir de técnicas de células estaminais. Desde as primeiras e primitivas soluções para córneas baseadas em PMMA, até à atualidade, onde se está a trabalhar em materiais para geração de pele artificial com colagénios e silicones, houve um grande caminho evolutivo de investigação e desenvolvimento. Uma novidade que combina ciência de materiais com a mais alta exigência em eletrónica, seria o desenvolvimento de “peles eletrónicas”, baseadas em PMDS com “nanopelos” de nanotubos de carbono como sensores de pressão – tato. Juntamente com fibras de polietilenos “hiper-enroladas” como músculos artificiais, que alcançam capacidades de esforço acima do nível humano, constituem claros exemplos do que chamamos biomimetismo. A criação de tecidos artificiais 3D a partir de estruturas de PEG poroso permite criar um espaço de crescimento celular, andaimes em suma, criando órgãos totalmente funcionais (bexigas, estômagos, etc.). É uma tecnologia atualmente tão complexa quanto apaixonante, sobretudo se se tiver em conta que atualmente o crescimento de tecidos se costuma realizar sobre superfícies planas em 2D.
Em suma, os materiais poliméricos oferecem todo um mundo de possibilidades na investigação biomédica. Sempre se disse que o primeiro passo de uma nova terapia médica consiste em conhecer perfeitamente como as coisas acontecem, qual é o mecanismo de atuação dos eventos biológicos. O segundo passo seria proporcionar soluções, ferramentas para modificar, anular, potenciar, da melhor maneira possível, esses mecanismos biológicos. E aí os biomateriais e o seu interminável fundo de armário são essenciais para a medicina do século XXI. Como diria o génio da lâmpada: “peça o que quiser, que lhe será concedido”.
Adolfo Benedito-Borrás
Especialista em Materiais
