IFPA conquista primeira patente com bionanocompósito para recuperação óssea
Um osso sintético produzido pela parceria entre pesquisadoras do Instituto Federal do Pará (IFPA), Universidade Federal do Pará (UFPA) e Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) teve patente concedida, em 31 de agosto de 2021, pelo Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI). Trata-se de um bionanocompósito de Poli(álcool vinílico) (PVAI), Poliuretano (PU) e Hidroxiapatita (HA). O resultado é um produto que acarreta a biointegração e biocompatibilidade entre o bionanocompósito e o osso receptor, com propriedade mecânica de compressão ideal para enxertos de ossos de maior esforço mecânico como, por exemplo, os ossos maxilares. O produto tem propriedades com potencial para ser utilizado para enxerto de buco maxilo facial, reconstituição e preenchimento da calota craniana e preenchimento de falhas ósseas.
O tecido ósseo é dinâmico tem capacidade de autorregenerarão ou de autorremodelação a partir do recrutamento de tecido do próprio paciente. Mas, há quadros de saúde com graves defeitos e perda de volume ósseo que requerem enxerto para restabelecer a função sem danificar os tecidos. Para estes casos a medicina já se utiliza do autoenxerto e enxerto por transplante, no entanto, são tratamentos limitados com possibilidade de transferência de patógenos e rejeição. Uma alternativa nestes casos é o enxerto com ósseo sintético. A invenção da pesquisadora do IFPA campus Belém, doutora em Engenheira Mecânica, Sabina da Memória Cardoso de Andrade, se destaca entre os materiais existentes por ser multifase e resultar em uma estrutura e composição semelhantes ao osso natural que pode ser obtido pela engenharia tecidual.
As análises realizadas sobre biomateriais existentes apontaram os nanocompostos baseados em partículas de Hidroxiapatita (HA) e colágeno os mais ideais para a terapia regenerativa óssea devido à sua composição, estrutura e propriedades funcionais superiores às dos seus constituintes monofásicos. A pesquisadora explica que estudou bionanocompósitos em seu mestrado e se propôs a desenvolver, no doutorado, a tese dando sequência ao que já tinha conhecimento, porém com foco em enxerto ósseo.
Dra. Sabina da Memória esclarece que o invento tem propriedades indicadas para aplicação em enxerto maxilo facial com a vantagem de promover a regeneração do osso por meio da indução da produção de colágeno após sete dias de implantado no organismo vivo. Estas características demonstram a superioridade desse material já que não é necessário adicionar mais um produto à reação. Trata-se de um novo bionanocompósito que permite o fluxo de nutrientes e de íons onde a regeneração óssea é promovida na área em torno do scaffold em implantes ósseos. É um material que apresenta constituição trifásica, à base de Poliuretano (PU), Poli(álcool vinílico) (PVAl) e Hidroxiapatita (HA). A presença do PU possibilita compatibilidade sanguínea e propriedades antibactericidas, o que proporciona reparar perdas ósseas e aplicações ortodônticas, além de permitir a formação de microporos e macroporos na estrutura. O uso de PVAl garante elevada elasticidade de impacto e resistência à abrasão além de uma elevada biocompatibilidade e alta propriedades de barreira. O próprio PVAl atua como dispersante na mistura, não havendo necessidade de outros recursos para essa função. A presença de HA nanoestruturada contribuiu para o controle, quantidade, geometria aleatória e interconexão de poros e microporos que são características excelentes para a osteocondução.
Para verificar a viabilidade do uso deste material no organismo, foram testados os possíveis efeitos inflamatórios após o implante no tecido subcutâneo em ratos, o que demonstrou maior biocompatibilidade. Portanto a invenção trata-se de um biomaterial com a comprovada ação antibactericida do poliuretano associada à bioatividade da nanohidroxiapatita, à dispersividade e propriedade de absorvedor de impacto do Poli(álcool vinílico), o qual permanece na composição após a síntese do poliuretano formando com este uma blenda, características de grande importância para enxerto de maxilo facial. Devido à presença do Poli(álcool vinílico), as características físicas promovem um alto índice de absorção de impacto, o que é ideal para a área mandibular onde os ossos dessa região recebem grande impacto diariamente.
A pesquisadora explica que constataram, através de observações por microscópio eletrônico de varredura (MEV) nos estudos clínicos, após 24 horas dos implantes, o biomaterial PVAl-PU/HA já apresentava detalhe de células aderidas, sugestivas provavelmente de células de fibroblasto, espraiamento com formação de uma camada celular compacta e homogênea. E após 14 dias do implante, foi observada a interação do biomaterial com as camadas do tecido subcutâneo e a invasão do crescimento celular pelos poros interconectados do scaffold. Scaffolds são estruturas tridimensionais porosas utilizadas como suporte, que promovem a proliferação celular, ou colonização de células, proporcionando um ambiente estável para a remodelagem dos tecidos. “A atual tecnologia da engenharia tecidual possibilita com eficiência a produção de novos biomateriais para scaffolds de reconstituição óssea, o que irá contribuir para elevar o nível da qualidade de vida em pacientes com problemas patológicos e/ou estéticos”, garante Dra. Sabina da Memória.
O reagente utilizado no trabalho para a formação de estruturas rígidas chamadas de poliisocianuratos é o diisocianato trímero de hexametileo (HDT), produto de grande importância comercial. A obtenção do biomaterial PVAI-PU/HÁ é resultante de três etapas. A primeira mistura é feita de HDT e PVAI gerada pelo agitador magnético a 80 °C. Ao produto resultante acrescenta-se HÁ e a mistura passa por um período de cura a 120 °C. Depois destas fases, tem-se o bionanocompósito.
Os ensaios in vitro de osteointegração realizados no Laboratório de Investigação Molecular em Obesidade (Labimo/Unicamp) e Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) revelaram que este novo biocomposto não é tóxico, apresenta interconexão de poros e microporos nas paredes dos poros, apresenta boa resistência mecânica e boa ativação de crescimento celular com propriedades que satisfazem as exigências do uso clínico.
Nos estudos laboratoriais, as análises feitas através da microscopia eletrônica de varredura mostram a conexão de poros as nanopartículas de hidroxiapatita distribuídas de maneira uniforme na matriz do bionanocompósito. Os valores médios de resistência à compressão da matriz e do bionanocompósito foram próximos de 60 MPa tanto para PVAl-PU como para PVAl-PU/HA com 25% de HA, e 105 MPa PVAl-PU/HA com 33% de HA.
Esta patente é resultante da pesquisa feita por Sabina da Memória para o Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, junto à Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade Estadual de Campinas. Com o título “Desenvolvimento de Bionanocompósitos Poli(álcool vinílico)-poliuretano/hidroxiapatita para enxerto maxilo facial”, a tese foi aprovada em 2012. O depósito no INPI ocorreu em 2013, quanto ela ainda atuava como professora no IFPA campus Belém. Hoje, ela está aposentada das atividades no instituto.
Dra. Sabina da Memória, durante as pesquisas de doutorado, contou com a orientação da Dra. Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia da Unicamp e coorientação da professora e pesquisadora Dra. Carmen Gilda Barroso Tavares Dias da UFPA. Para a realização dos ensaios e análises biológicas contou com a colaboração e parceria das Dras. Gilmara de Nazareth Tavares Bastos da UFPA e Ana Paula Drummond Rodrigues do Instituto Evandro Chagas.
Acesse e leia a tese:
NITT e patentes
Desde 2014, o acompanhamento do depósito junto ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI) é realizado pela equipe do Núcleo de Inovação e Tecnologia, hoje denominado Núcleo de Inovação e Transferência Tecnológica (NITT) vinculado à Pró-reitoria Pós-graduação, Pesquisa e Inovação (Proppg) do IFPA.
A equipe do NITT atua na difusão e implantação da cultura de inovação no instituto de forma a auxiliar os pesquisadores da comunidade interna e externa no processo de depósito de patentes, registros de programas de computador e registros de marcas junto ao INPI, bem como no licenciamento e transferência de tecnologia para o setor privado, educacional ou comunidades locais.
Para proteger suas invenções e inovações, os pesquisadores podem entrar em contato com o NITT por meio do e-mail nit@ifpa.edu.br e com os Agente de Inovação (AI) dos campi para obter informações sobre os formulários de depósito e registro, pagamentos da Guias de Recolhimento da União (GRU), busca de anterioridade, redação de patentes e encaminhamentos necessários para a proteção da tecnologia ou inovação. “A equipe do NITT faz a avaliação da proposta enviada pelo pesquisador e, sendo um produto com potencial tecnológico e estratégico para o IFPA, o NITT faz todo o processo de submissão junto ao INPI. Caso não seja um produto estratégico/viável, o NITT dá todo o auxílio ao pesquisador do IFPA, mas não fica responsável pelo processo de depósito”, explica a Coordenação do NITT Keila Renata Mourão Valente.
Instituído pela Política de Inovação do IFPA, o NITT coordena uma equipe de 21 agentes de inovação que atuam diretamente nos 18 campi do instituto. Estes profissionais colaboram na identificação, no acompanhamento e na avaliação de projetos com potencial de inovação executados nos campi em que são lotados, para que sejam posteriormente subsidiados ao possível depósito de patente e/ou licenciamento e transferência da tecnologia.
Patente
De acordo com o Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI) – órgão responsável pela concessão de patentes no Brasil – a patente é um título de propriedade temporária sobre uma invenção ou modelo de utilidade outorgado pelo Ministério da Economia aos inventores ou autores e outras pessoas físicas ou jurídicas detentoras de direitos sobre a criação.
A Pró-reitora de Pós-graduação, Pesquisa e Inovação do IFPA, Ana Paula Palheta Santana, explica que o IFPA, por meio do NITT, vem auxiliando no processo de submissão e acompanhamento do registro.
O bionanocompósito para recuperação óssea é a primeira patente concedida pelo INPI ao IFPA. A validade dessa patente é de 20 anos contados a partir de 2013, ano do depósito junto ao INPI. A inovação ainda deve passar por estudos em animais de médio porte e depois em humanos. As empresas interessadas nesta patente agora podem entrar em contato com o setor de inovação de uma das três instituições que possuem a cotitularidade para firmar parceria de transferência de tecnologia.
Na avaliação da pró-reitora Ana Paula, esta patente da Dra. Sabina da Memória é um feito histórico, que demonstra que as Instituições devem trabalhar juntas em prol do desenvolvimento da ciência e da tecnologia para resolução de problemas. “Não podemos deixar de destacar que a concessão pode e deve estimular outros servidores a procurar o NITT para receber orientações de como proceder para proteger suas produções. É necessário, inclusive, dizer que o IFPA dar visibilidade a essa conquista é reconhecer que o ambiente acadêmico e de inovação é também um espaço feminino”, avalia.