Compósitos baseados em nanoestruturas de carbono: uma aplicação nanobiotecnológica na osteogênese

Resumo

O acúmulo de mineral constituído principalmente por íons de fosfato e cálcio que formam um sal de fosfato de cálcio formando cristais de hidroxiapatita é o que chamamos de processo de biomineralização. O processo de ossificação mediado por osteoblastos (na formação dos ossos chatos) ou por odontoblastos (na formação do dente) é claramente distinto daquele que ocorre na calcificação da cartilagem epifisária (a partir de um modelo cartilaginoso), que é mediada por condrócitos hipertróficos. A natureza das células da matriz protéica e da interação entre a deposição de mineral e matriz protéica é claramente diferente. Não obstante, em todos esses sistemas existe um fator comum que é a viabilização do processo de mineralização e vários mecanismos bioquímicos de formação dos primeiros minerais é muito similar e catalizada por enzimas comuns. A descoberta dos nanotubos de carbono (NTC) na década passada abriu novas fronteiras para o campo da nanotecnologia e nanociência. Mais tarde esse novo tipo de nanoestruturas foi combinado com proteínas e produtos naturais, incluindo ácidos nucléicos e polissacarídeos, iniciando assim os estudos de compatibilidade desses sistemas com sistemas biológicos. Porém, para que um novo material possa ser incorporado em aplicações biomédicas exige-se uma avaliação completa de possíveis danos que possam vir a causar em organismos vivos, tornando extremamente necessário que seja pesquisada a toxicidade e a biocompatibilidade do material em meio biológico. A biocompatibilidade e a citotoxicidade dos NTC já vem sendo amplamente avaliadas por diversos grupos de pesquisa, onde são realizados tanto estudos "in vitro" como "in vivo". Assim, pretende-se analisar o comportamento de nanoestruturas de carbono depositadas (ou não) sobre superfície de titânio usado em próteses para estudos de bioestimulação celular. Também poderá ser avaliada a modulação da atividade da fosfatase alcalina (veiculada com fosfolipídios e/ou combinada com outras enzimas) sobre a superfície modificada com o intuito de acelerar o processo de mineralização biológica mediado pelas nanoestruturas de carbono (com e sem titânio). Deste modo, estes estudos poderão trazer um significativo avanço do conhecimento tanto do papel da enzima quanto do processo de biomineralização mediado por agentes aceleradores da osteogênese, avaliando-se como uma determinada estrutura de nanotubos de carbono pode acelerar o processo de biomineralização, bem como o que ocorre nestes sistemas a nível molecular. (AU)