Biomateriais: Inovação a serviço da saúde e da qualidade de vida

Os biomateriais estão revolucionando a medicina, oferecendo soluções avançadas para uma ampla gama de aplicações na saúde. Em 2022, o mercado global de biomateriais movimentou mais de 155 bilhões de dólares, segundo dados da Grand View Research. Com o intenso avanço tecnológico na área de biomateriais e em engenharia de tecidos, aumento da expectativa de vida e aumento da incidência de doenças crônicas, este mercado tem sido fortemente impulsionado. As projeções indicam que, até 2030, o mercado deverá crescer a uma taxa anual composta de 15,52%, alcançando cerca de 490 bilhões de dólares.

O que são biomateriais? E de onde eles vêm?

Biomateriais são materiais naturais ou sintéticos utilizados em contato com sistemas biológicos para reparar ou substituir tecidos, órgãos ou funções do organismo, com o objetivo de manter ou melhorar a qualidade de vida do paciente.

Os biomateriais de origem natural incluem aqueles derivados de:

Fontes animais, como a hidroxiapatita bovina, ácido hialurônico proveniente da crista de galo, colágeno porcino e bovino, dentre outros. A grande desvantagem desses materiais é a possibilidade de desencadear uma resposta imunológica no organismo, devido a presença de proteínas animais, resultando em inflamação ou rejeição.
Fontes vegetais, como os polissacarídeos extraídos da celulose, do milho. Esses compostos são amplamente utilizados pela sua propriedade de lenta absorção no organismo e formação de película. Esta película, dependendo da concentração e tamanho das partículas, pode agir como hemostáticos e/ou antiaderentes. Em produtos hemostáticos, as partículas atuam acelerando o processo de coagulação natural, evitando microssangramentos. Já em produtos antiaderentes, a formação da película impede que tecidos adjacentes se colabem, evitando inúmeras complicações pós-operatórias, como infertilidade feminina, diminuição da amplitude de movimento, dor, edema, e outras consequências indesejadas.
Processos fermentativos, como o ácido hialurônico produzido por bactérias. Esse ácido hialurônico proveniente de fermentação está livre de proteínas de origem animal e evita qualquer reação alérgica desencadeada por elas. São moléculas que restauram a hidratação e são largamente utilizadas na viscosuplementação articular, reduzindo o processo inflamatório, edema e aliviando a dor de pacientes com osteoartrite.

Entre os biomateriais sintéticos, destacam-se:

Ligas metálicas, como o aço inoxidável, titânio, cobalto-cromo. Amplamente utilizadas em implantes e próteses ortopédicas.
Polímeros obtidos de sínteses químicas, como o beta tricálcio fosfato (β-TCP). Esse composto é frequentemente utilizado em produtos para enxertia óssea, devido à sua elevada propriedade osteoindutora, promovendo a regeneração de tecidos ósseos.
Cerâmicas, como o ácido polilático-co-glicólico (PLGA). Cerâmicas são conhecidas por sua biocompatibilidade e resistência ao desgaste. O PLGA, quando associado ao β-TCP, permite a bioimpressão de peças 3D para enxertia óssea, associando a osteoindução do polímero à osteocondução da cerâmica.
Biovidro, como o 45S5, são materiais altamente osteoindutores, amplamente utilizados como enxertos ósseos. Esses compostos criam um ambiente propício para que células não diferenciadas migrem para o local e se diferenciem em osteoblastos, responsáveis pela produção da matriz extracelular necessária para a formação de novo tecido ósseo. Além disso, os biovidros se destacam por sua capacidade antibacteriana, pois seus íons são capazes de inibir a proliferação de bactérias, frequentemente associadas a osteomielite.

Biocompatibilidade e Estudos in vitro e in vivo

O desenvolvimento de materiais bioativos, que não apenas atuam como substitutos passivos, mas também são capazes de interagir de forma positiva com tecidos e sistemas biológicos sem causar efeitos adversos, tem transformado áreas como a medicina regenerativa. Para isso, um conceito importante é o de biocompatibilidade, que hoje, além de ser bioinerte, envolve também a biofuncionalidade e a bioestabilidade.

A avaliação da biocompatibilidade envolve uma série de testes em diferentes níveis, desde testes in vitro (em laboratório) até testes in vivo (em organismos vivos). Os testes in vitro verificam as interações entre células e o material, avaliando citotoxicidade, genotoxicidade, proliferação celular, resistência a infecções, desempenho mecânico, degradação e estabilidade, dentre outras análises. Já os testes in vivo analisam como o material se comporta em um ambiente complexo, como o corpo humano ou animal, verificando fatores como resposta imunológica, inflamação e integração com tecidos. A última etapa dos testes in vivo, é a dos testes clínicos, feitos em humanos, fundamental para avaliar a eficácia e segurança do dispositivo em condições reais de uso. São diversas etapas de estudos antes da aprovação pela Anvisa. E mesmo após aprovação, são necessários testes posteriores de acompanhamento a longo prazo, chamado monitorização pós-comercialização. O processo de aprovação e manutenção do registro pela Anvisa envolve uma rigorosa avaliação em várias etapas. Cada país, ou congregado de países, possui sua agência de vigilância sanitária, como o FDA nos Estados Unidos, EMA na União Europeia, e muitas outras.

Conclusão

As aplicações dos biomateriais são diversas e os avanços tecnológicos para o desenvolvimento de novos dispositivos tem alancado nos últimos anos. São inúmeros os benefícios que esses produtos podem oferecer aos pacientes, porém é fundamental que haja uma rigorosa análise de segurança e eficácia para garantir que os dispositivos atendam aos padrões exigidos para uso clínico.