Um material capaz de “ouvir” as células e se transformar em resposta à sua atividade biológica abriu uma nova frente na engenharia de tecidos. Estudo publicado nesta sexta-feira (30), na revista Nature Communications descreve um hidrogel que se remodela dinamicamente a partir de sinais emitidos por células-tronco, acelerando a regeneração óssea em testes com animais.

Desenvolvida por pesquisadores da South China University of Technology, em parceria com hospitais e universidades de Guangzhou e Hong Kong, a tecnologia imita um processo fundamental do desenvolvimento humano: a forma como o próprio tecido ósseo se torna progressivamente mais rígido e heterogêneo à medida que amadurece.

“Os biomateriais convencionais são estáticos. Eles não evoluem com as células”, afirma Jianyang Zhao, um dos autores do estudo. “Nosso hidrogel foi projetado para ser remodelado pelas próprias células, recriando um ambiente mais próximo do que ocorre no corpo.”

O material, batizado de CPAC (sigla em inglês para cell-programmed adaptive contraction), é composto por um hidrogel com microestruturas sensíveis à fosfatase alcalina (ALP), uma enzima liberada por células-tronco mesenquimais nos estágios iniciais da formação óssea. À medida que a enzima é secretada, essas microestruturas se contraem, alterando localmente a rigidez do material.

O resultado é um ambiente mecanicamente heterogêneo — com regiões mais rígidas e outras mais flexíveis — que estimula a diferenciação das células-tronco em osteoblastos, responsáveis pela produção de osso. Esse processo cria um ciclo de retroalimentação: quanto mais as células se diferenciam, mais remodelam o material ao seu redor.

Segundo Liming Bian, também autor correspondente, o diferencial está na dinâmica do sistema. “Não se trata apenas de um material mais duro ou mais mole, mas de um material que muda no tempo certo e no lugar certo, guiado pelas próprias células”, diz.

Em experimentos com ratos, o hidrogel carregado com células-tronco foi implantado em defeitos cranianos considerados críticos — grandes demais para se regenerarem sozinhos. Após oito semanas, os animais tratados com o CPAC apresentaram até 4,7 vezes mais volume ósseo regenerado do que os do grupo controle sem tratamento.

Exames de microtomografia e análises histológicas mostraram formação óssea mais densa e organizada, além de maior expressão de marcadores associados à atividade osteoblástica. “Os resultados indicam não apenas mais osso, mas osso de melhor qualidade”, afirma Yu Zhang, ortopedista e coautor do trabalho.

Desde os anos 2000, estudos vêm demonstrando que a rigidez do ambiente influencia o destino das células-tronco — um campo conhecido como mecanobiologia. A maioria das aplicações clínicas, porém, ainda depende de materiais com propriedades fixas, que não acompanham a evolução do tecido em regeneração.

A nova abordagem avança ao integrar mecânica e epigenética: o estudo mostra que as mudanças físicas no hidrogel ativam microRNAs que, por sua vez, modulam a expressão gênica das células, liberando programas de diferenciação óssea antes reprimidos.

Para especialistas, o impacto potencial vai além da ortopedia. “Materiais que se adaptam às células podem redefinir estratégias de regeneração em diversos tecidos, do músculo ao sistema nervoso”, diz Zhao.

Apesar dos resultados promissores, os autores ressaltam que a tecnologia ainda está em fase pré-clínica. Questões como controle fino da remodelação, escalabilidade e comportamento a longo prazo no organismo humano ainda precisam ser investigadas.

Ainda assim, o trabalho aponta para uma mudança de paradigma. Em vez de implantes passivos, o futuro da medicina regenerativa pode estar em materiais capazes de dialogar com as células — e aprender com elas.