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MELHORES
IMPLANTES ÓSSEOS
25 de Novembro 2002 -
Bob Hayes,
de 79 anos conhece todas as estatísticas.
Há mais de
300 000 cirurgias de substituições da anca e
joelho realizadas em cada ano nos Estados
Unidos. 65% das substituições de anca e 62%
das substituições de joelho são recebidas
por pessoas com mais de 65 anos de idade.
Devido ao facto da população dos Estados
Unidos estar a envelhecer, espera-se que o
número de fracturas de ancas exceda 500 000
anualmente em 2040. A estadia média no
hospital para uma substituição da anca ou
joelho é de 5 dias seguidos de 4 semanas
usando uma bengala.
Acima:
Uma
articulação humana da anca.
Bob, um
veterinário reformado de Golden, Colorado,
tem conhecimento das estatísticas pois ele é
uma delas. Entre 1978 e 1999 Bob efectuou
duas substituições de anca e cinco revisões.
"Eu guardei 3 ou 4 delas como recordação,"
ri-se. "Tenho estado a pensar usá-las como
suportes de livros."
O sentido de
humor de Bob ainda está intacto mas a sua
dor não é para brincadeiras. "Consegues
andar até que não consegues aguentar mais,”
diz, "e depois tu tens de sujeitar novamente
à cirurgia." E mais uma vez, e outra vez...
"O problema
que se coloca à Medicina hoje é que os
actuais implantes só duram apenas cerca de
10 anos," explica o Dr. Frank Schowengerdt,
um amigo de Bob e director do Center
for Commercial Applications of
Combustion in Space (CCACS) no
Colorado School of Mines (CCACS é um Centro
Espacial Comercial gerido pelo programa
Space Product Development da NASA).
"Os cirurgiões cortam a velha articulação e
colam uma nova," continua Schowengerdt. "O
tempo, juntamente com o desgaste, fazem com
que a cola se deteriore."
Bob recorda a sua própria experiência: "A
cola enfraquecia e a articulação apertava o
nervo. A dor era muita intensa."
 Pôr
um fim a este sofrimento é o que motiva
Schowengerdt e o seu colega Dr. John Moore.
Eles trabalham no CCACS para fazer ossos
artificiais melhores a partir da cerâmica –
implantes tão parecidos com a realidade que
poderiam de facto confundir-se com osso de
verdade. Tais implantes não se soltariam e
não necessitariam de serem substituídos tão
frequentemente.
Esquerda:
Uma anca
normal (esquerda) e um implante de uma anca
artificial (direita). Aprenda mais acerca da
cirurgia de substituição da anca em
MEDLINEplus.
Actualmente,
a maioria dos ossos artificiais são
compostos de hidroxiapatite, que tem a mesma
fórmula química que o próprio osso. A
hidroxiapatite sintética, contudo, não é tão
porosa nem tão forte como o osso real.
Os poros são
importantes, diz Schowengerdt. Eles são
condutas para o fluxo sanguíneo (o sangue é
gerado na medula óssea) e permitem aos ossos
serem fortes sem serem demasiado pesados. Os
poros tão constituem um modo de o osso real
se ligar permanentemente a um implante. "Se
nós conseguirmos um bom crescimento ósseo
nos poros de um implante, teremos ganho,"
diz Schowengerdt. Não importa que a cola
enfraqueça 10 anos mais tarde.
Os
investigadores também tentaram usar coral
marinho como um substituto do osso. " É
suficientemente poroso," diz Schowengerdt,
"mas falta-lhe resistência. O coral marinho
é usado maioritariamente para reconstrução
craniana."
 A
solução, segundo Schowengerdt, é a cerâmica.
Ele e Moore acreditam que é possível
sintetizar materiais cerâmicos com a
combinação certa de poros fortes e
interligados para imitar o osso real. Na
verdade eles desenvolveram um processo no
seu laboratório no Colorado que parece
promissor.
Direita:
Os ossos naturais são
porosos. Aprenda mais a partir da
MEDLINEplus.
"Fazer ossos
cerâmicos não é como fazer uma chávena de
café de cerâmica," diz Schowengerdt. "O
processo é completamente diferente." As
cerâmicas vulgares são fabricadas a partir
de pós misturados com um elemento de
ligação. Elas são cozidas num forno a cerca
de 1000 ºC que evapora o elemento de
ligação e deixa uma matriz granulosa mais
forte que os pós originais. A fórmula
química mantém-se inalterável. Ao contrário
dos fabricantes de chávenas de café,
contudo "nós aquecemos a nossa cerâmica a
uma temperatura muito mais alta, de tal
forma que os pós reagem para formar novas
substâncias."
Por exemplo,
uma das cerâmicas mais promissoras começa
com uma mistura pulverulenta de compostos de
cálcio e fosfato. (CaO e P205).
Schowengerdt e Moore aquecem a mistura a
2600 ºC. CaO e P2O5
reagem para produzir fosfato de cálcio (II)
Ca3(PO4)2,
uma substância bastante similar (em termos
químicos) a um osso real. A reacção também
produz calor e produtos secundários gasosos
que naturalmente formam poros borbulhentos.
 É
um bom começo, diz Schowengerdt, mas ainda
há mais a fazer. Para começar, os ossos
reais são porosos (fracos) no interior e
sólidos (fortes) no exterior. "O que nós
fizemos é como o interior fraco do osso; mas
ainda não tão forte como a camada exterior.
Nós precisamos de aprender a controlar o
nosso processo para imitar a estratificação
dos ossos actuais."
Esquerda:
O osso natural cresce nos
poros de um implante protótipo de cerâmica.
"A sua
técnica, chamada síntese de alta
temperatura auto-propagadora ou "SHS" é na
verdade difícil de controlar. "Durante o
processo de queima, a cerâmica é fundida.
Os gases sobem e os líquidos descem. Há
muito movimento convectivo que torna a
reacção imprevisível," diz Schowengerdt.
"Para perceber este processo, nós precisamos
realmente de efectuar as nossas experiências
num ambiente de microgravidade e onde a
convecção conduzida pela gravidade seja
minimizada."
OS
investigadores da CCACS têm colocado fornos
a bordo do KC-135 da NASA – o "cometa
vómito" – um avião que fornece breves
períodos de microgravidade. Eles constataram
diferenças dramáticas entre as cerâmicas
preparadas num ambiente de gravidade normal
(1g) e aquelas que são preparadas em voo.
Por exemplo, a cerâmica de baixa gravidade
tinha poros mais largos e melhor ligados.
 Que
sucedeu? Ninguém tem a certeza pois aqueles
breves períodos de microgravidade não
permitiram tempo suficiente para sondar e
ajustar. É por isso que Schowengerdt e Moore
estão com os olhos postos no mês de Março
2003, quando está agendada a instalação de
um novo edifício de processamento de
materiais designado "Space-DRUMStm"
(um dispositivo que mantém a cerâmica
fundida a flutuar sem movimento, usando
ondas de som) na ISS. Por controlo remoto a
partir da Terra e com o auxílio de
astronautas, eles serão capazes de conduzir
os seus testes num ambiente de baixa
gravidade por muito mais tempo do que alguma
vez que tenha sido feito.
Direita:
Space-DRUMStm.
"Não
pretendemos produzir ossos cerâmicos em
massa na ISS, " nota Schowengerdt. "Seria
demasiado caro. Mas se nós pudermos aprender
mais acerca do papel da gravidade na
formação dos poros, talvez possamos duplicar
os nossos sucessos do espaço aqui na Terra."
Milhões de
pessoas beneficiarão de menos cirurgias e
menos sofrimento se esta investigação
produzir substituições de ossos de cerâmica
comercializáveis. Mas poderá haver um
problema: que fazer com todos os implantes
obsoletos? Bob Hayes tem uma resposta:
"Fazem óptimos suportes de livros."
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