Iões de cálcio podem melhorar a integração de implantes de titânio
O JornalDentistry em 2018-9-09
Os materiais à base de titânio são amplamente utilizados na tecnologia de implantes dentários e médicos. O revestimento das superfícies desses materiais com moléculas biologicamente ativas mostrou recentemente ser promissor a melhorar a adesão das células aos implantes e promover a regeneração tecidual, embora os mecanismos por trás de como os peptídeos aderem ao titânio não sejam totalmente compreendidos.
Estrutura representativa do péptido Ti-2 adsorvido na interface de titânio oxidado em solução de cloreto de cálcio, prevista a partir de simulações computacionais. A água não é mostrada para maior clareza. — Crédito Foto: Anas Sultan
Pesquisadores da Universidade Deakin, na Austrália, descobriram como os iões de cálcio presentes na interface entre o óxido de titânio e os tecidos afetam bem os peptídeos que se ligam ao metal. Usando ferramentas recentemente desenvolvidas para simulações de dinâmica molecular, as investigações fornecem uma compreensão precoce de como a composição do sal pode ser usada para afinar as reações entre os implantes de titânio e o corpo.
"Este trabalho contribui para identificar melhorias sistemáticas nos materiais de implante de suporte de carga", comentou Tiffany Walsh, PhD, um dos autores do estudo. Os comportamentos de ligação que identificamos para esses peptídeos na presença de iões podemservir de guia para a conceção de novos revestimentos de implantes."
Acredita-se que o revestimento de superfícies de titânio com biomoléculas para aderir aos tecidos do hospedeiro é auxiliado por iões inorgânicos próximos no corpo. Por causa de sua carga positiva mais alta e papel na sinalização celular, os iões de cálcio são suspeitos de serem particularmente úteis. Para resolver essas questões, os pesquisadores criaram um modelo computacional da superfície oxidada do titânio.
Segundo Walsh, a pesquisa concentra-se no uso de peptídeos como revestimentos para esses materiais de implante. Estudos anteriores mostraram que os revestimentos baseados em peptídeos podem ser aproveitados para realizar uma integração bem-sucedida dos implantes de titânio nos tecidos hospedeiros vivos.
O grupo simulou dois peptídeos de lligação ao titânio, Ti-1 e Ti-2, em soluções de cloreto de cálcio e cloreto de sódio usando simulações de dinâmica molecular. Essa abordagem computacional aproxima e modela as interações entre as numerosas moléculas de um sistema. No modelo, os pesquisadores contaram com uma técnica avançada chamada replicação que acelera a exploração das estruturas peptídicas.
Os iões de cálcio carregados positivamente ajudaram o Ti-1 a aderir à superfície do titânio aquando como um conector entre o óxido de titânio carregado negativamente e a asparagina, um resíduo dentro do péptido Ti-1. Este processo leva a que outros resíduos se fixem diretamente á superfície do óxido de titânio. Para o Ti-2, no entanto, os iões cálcio limitam o acesso à superfície.
Os dados das simulações apontam para princípios melhorados para projetar peptídeos com afinidade ajustável para a aplicação ao titânio.
O titânio é um material de implante comum, e a compreensão de como modular beneficamente a interação entre o titânio e o tecido vivo, embora esteja a avançadar, ainda tem muito caminho a percorrer", disse Walsh. "Queremos contribuir para esse esforço contínuo".
O estudo: "Effect of Calcium Ions on Peptide Adsorption at the Aqueous Rutile Titania (110) Interface," foi publicado pela Biointerphases.
Artigo original Dentistry Today: www.dentistrytoday.com/news/industrynews/item/3754-calcium-ions-may-improve-titanium-implant-integration?highlight=WyJ0aXRhbml1bSIsIm1lc2giLCJ0aXRhbml1bSBtZXNoIl0=