Pesquisadores da Duke University e da University of California, Los Angeles, desenvolveram um biomaterial que reduz significativamente a formação de cicatrizes após o ferimento, levando a uma cicatrização mais eficaz da pele. Este novo material, que se degrada rapidamente após o fechamento da ferida, demonstra que a ativação de uma resposta imune adaptativa pode desencadear a cicatrização regenerativa da ferida, deixando para trás uma pele cicatrizada mais forte e saudável.

Este trabalho se baseia na pesquisa anterior da equipe com andaimes de hidrogel, que criam uma estrutura para apoiar o crescimento do tecido, acelerando a cicatrização de feridas. Em seu novo estudo, a equipe mostrou que uma versão modificada deste hidrogel ativa uma resposta imunológica regenerativa, que pode potencialmente ajudar a curar lesões de pele como queimaduras, cortes, úlceras diabéticas e outras feridas que normalmente cicatrizam com cicatrizes significativas que são mais suscetíveis a novas lesões.

Esta pesquisa foi publicada online em 9 de novembro de 2020 na revista Nature Materials.

“O corpo forma tecido cicatricial o mais rápido possível para reduzir a chance de infecção, para reduzir a dor e, em feridas maiores, para evitar a perda de água por evaporação”, disse Maani Archang, MD/Ph.D e primeira autora do artigo nos laboratórios Scumpia e Di Carlo na UCLA. “É um processo natural de cicatrização de feridas.”

Os atuais hidrogéis para cicatrização de feridas disponíveis para uso clínico ficam na superfície da ferida, onde atuam como um curativo e ajudam a evitar que a ferida seque. Isso, por sua vez, ajuda a cicatrizar mais rapidamente, geralmente por meio da formação de cicatrizes.

Em seu artigo da Nature Materials de 2015, a equipe de pesquisa, liderada por Tatiana Segura da Duke University e Dino Di Carlo da UCLA, desenvolveu hidrogéis de partícula recozida microporosa (MAP), que são um biomaterial à base de micropartículas que pode se integrar à ferida em vez de ficar na pele superfície. Os grânulos dentro do gel MAP se ligam, mas deixam espaços abertos, criando uma estrutura porosa que fornece um suporte para as células à medida que crescem no local da ferida. Conforme a ferida fecha, o gel se dissolve lentamente, deixando para trás a pele curada.

Embora os hidrogéis MAP permitissem um rápido crescimento celular e um reparo mais rápido, a equipe notou que a pele curada tinha estruturas complexas limitadas, como folículos capilares e glândulas sebáceas. A equipe estava curiosa para saber se poderia alterar seu biomaterial para melhorar a qualidade da pele cicatrizada.

“Anteriormente, vimos que, à medida que a ferida começou a cicatrizar, o gel MAP começou a perder porosidade, o que limitou como o tecido poderia crescer através da estrutura”, disse Don Griffin, professor assistente da Universidade da Virgínia que é o primeiro autor no papel e ex-pós-doutorado no Laboratório Segura. “Nossa hipótese é que desacelerar a taxa de degradação do andaime do MAP impediria o fechamento dos poros e forneceria suporte adicional ao tecido conforme ele cresce, o que melhoraria a qualidade do tecido.”

Em vez de criar um gel totalmente novo com novos materiais, a equipe se concentrou no ligante químico que permitia que o andaime fosse quebrado naturalmente pelo corpo. Em seus géis MAP originais, este ligante químico é composto de uma sequência de aminoácidos retirada das proteínas estruturais do próprio corpo e organizada em uma orientação química chamada quiral L. Como essa sequência e orientação peptídica são comuns em todo o corpo, isso ajuda o gel a evitar o desencadeamento de uma forte resposta imunológica, mas também permite a degradação imediata por meio de enzimas presentes naturalmente.

“Nosso corpo evoluiu para reconhecer e degradar essa estrutura de aminoácidos, então teorizamos que se virássemos a estrutura para sua imagem no espelho, que é a quiralidade D, o corpo teria mais dificuldade em degradar o andaime”, disse Segura, uma professora de engenharia biomédica na Duke. “Mas quando colocamos o hidrogel em uma ferida de rato, o gel atualizado acabou fazendo exatamente o oposto.”

O material atualizado se integrou à ferida e sustentou o tecido enquanto a ferida fechava. Mas, em vez de durar mais, a equipe descobriu que o novo gel havia desaparecido quase totalmente do local da ferida, deixando para trás apenas algumas partículas.

No entanto, a pele curada revelou-se mais forte e incluía estruturas de pele complexas que normalmente estão ausentes nas cicatrizes. Após uma investigação mais aprofundada, os pesquisadores descobriram que a razão para a cura mais forte – apesar da falta de longevidade – foi uma resposta imunológica diferente ao gel.

Após uma lesão na pele, a resposta imune inata do corpo é imediatamente ativada para garantir que qualquer substância estranha que entre no corpo seja rapidamente destruída. Se as substâncias podem escapar dessa primeira resposta imune, a resposta imune adaptativa do corpo entra em ação, identificando e tendo como alvo o material invasor com mais especificidade.

Como o gel MAP original foi feito com a estrutura comum do peptídeo L, gerou uma resposta imunológica inata moderada. Mas quando a equipe colocou o gel reformulado em uma ferida, a quiralidade D estranha ativou o sistema imunológico adaptativo, que criou anticorpos e células ativadas, incluindo macrófagos que direcionaram e limparam o gel mais rapidamente depois que a ferida fechou.

“Existem dois tipos de respostas imunológicas que podem ocorrer após a lesão – uma resposta destrutiva e uma resposta regenerativa mais suave”, disse Scumpia, professor assistente na divisão de dermatologia da UCLA Health e do West Los Angeles VA Medical Center. “Quando a maioria dos biomateriais são colocados no corpo, eles são isolados pelo sistema imunológico e, eventualmente, degradados ou destruídos. Mas, neste estudo, a resposta imunológica ao gel induziu uma resposta regenerativa no tecido curado.”

“Este estudo nos mostra que a ativação do sistema imunológico pode ser usada para inclinar o equilíbrio da cicatrização de feridas, desde a destruição do tecido e a formação de cicatrizes até o reparo do tecido e regeneração da pele”, disse Segura.

Trabalhando com Maksim Plikus, um especialista em tecidos regenerativos da Universidade da Califórnia, Irvine, a equipe também confirmou que estruturas-chave, como folículos capilares e glândulas sebáceas, estavam se formando corretamente sobre o andaime. Quando a equipe investigou o mecanismo, eles descobriram que as células do sistema imunológico adaptativo são necessárias para essa resposta regenerativa.

Enquanto a equipe continua a estudar a resposta imunológica regenerativa ao seu gel, eles também estão explorando a possibilidade de usar o novo hidrogel MAP como uma plataforma imunomoduladora. “A equipe está explorando a melhor maneira de liberar sinais imunológicos do gel para induzir a regeneração da pele ou desenvolver o hidrogel como uma plataforma de vacina”, disse Scumpia.

“Estou animada com a possibilidade de desenvolver materiais que possam interagir diretamente com o sistema imunológico para apoiar a regeneração de tecidos”, disse Segura. “Esta é uma nova abordagem para nós.”

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