Explorando o efeito sinergístico entre colágeno e Sr2+ na mineralização óssea

Resumo

Os compostos inorgânicos presentes nos organismos vivos são formados por um mecanismo complexo (biomineralização) que envolve etapas de nucleação e crescimento em meio confinado. A necessidade de se desenvolverem novos materiais de reparo ósseo tem conduzido estudos relacionados à biomineralização. O osso é um material híbrido formado por cristais de hidroxiapatita não estequiométrica com morfologia de placas (Hap) e fibrilas de colágeno. A matriz de colágeno desempenha papel fundamental na formação da Hap óssea atuando como meio confinado para o crescimento dos cristais, que por sua vez crescem paralelos ao longo do eixo das fibrilas de colágeno. As substituições de PO43- na estrutura cristalina da Hap é outro efeito responsável pelas propriedades físico-químicas to tecido ósseo, tais como sua natureza pouco cristalina. A substituição de cátions também é observada nesta estrutura. Uma substituição comum é a de Ca2+ por Sr2+ devido às semelhanças nas razões carga/raio. Como conseqüência, Sr, um elemento traço no corpo humano amplamente disponível no solo e na água potável, se acumula preferencialmente no esqueleto. O fato deste elemento ser encontrado principalmente nos ossos tem conduzido vários estudos visando-se à compreensão de seu papel biológico na formação deste tecido e consequentemente sua aplicação em sistemas osteoindutores. Além disso, recentemente, foi demonstrado que não só o metabolismo celular, mas também as propriedades mecânicas do tecido ósseo são afetadas por fármacos anti-osteoporótico contendo Sr2+. Entretanto, poucos estudos abordam o papel deste íon no mecanismo envolvido na mineralização óssea. Nesse sentido, propomos o uso de duas abordagens para estudar o efeito sinergístico entre colágeno e Sr2 + na formação da HAp óssea. Primeiramente, para o estudo do efeito do Sr2+ será adotada uma metodologia desenvolvida por Nassif e colaboradores na qual matrizes de colágeno foram utilizadas para precipitar uma grande variedade de apatitas. Em um segundo momento, membranas de policarbonato com tamanhos de poros controlados serão utilizadas como moldes para a síntese e estudo do mecanismo de precipitação de Hap. Será avaliada a influência das diferentes concentrações de Sr2 +, a presença de uma matriz orgânica e o efeito do confinamento nas propriedades físico-químicas da Hap. Esses materiais serão caracterizados por diversas técnicas que permitem uma investigação em nanoescala tais como espectroscopia de perda de energia de elétrons (EELS), microscopia eletrônica de transmissão criogênica, ressonância magnética de estado sólido, difração de elétrons e espectroscopia Raman. (AU)