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Pesquisadores da Química criam biomaterial de gás carbônico capaz de evitar infecções por fungos e bactérias

Pacientes com implantes médicos e odontológicos livres de infecções geradas por bactérias e fungos. Essa é a principal função de um biomaterial (hidroxiuretana siliconada híbrida) criado a partir de gás carbônico (CO2), capaz de garantir a atividade antimicrobiana até mesmo contra alguns microrganismos resistentes a antibióticos.

A tecnologia foi desenvolvida sob a liderança de pesquisadores do Instituto de Química de São Carlos (IQSC), da Universidade de São Paulo (USP), e contou com a colaboração de profissionais do Instituto Fraunhofer (Alemanha), Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), Universidade Federal Técnica do Paraná, Universidade Anhanguera e a Faculdade de Odontologia da Unicamp.

Um artigo sobre o estudo foi publicado no Journal of Sol-Gel Science and Technology, revista científica internacional. Além do CO2, o protótipo possui em sua composição o mineral silicato, ácido fosfórico e o silicone, um dos diferenciais da tecnologia. É graças a ele que o biomaterial pode ser utilizado para revestir superfícies vítreas e metálicas e evitar a corrosão de placas de aço e ligas de titânio, que, normalmente, são usadas nos implantes, evitando o desgaste do material. “O benefício do uso do silicone é que ele torna o material mais flexível e resistente à umidade, água e aos meios agressivos como soluções com ácido sulfúrico e soda cáustica”, explica o professor do IQSC e um dos autores do trabalho Ubirajara Pereira Rodrigues Filho.

Chamado de polihidroxiuretana (PHU) ou ainda Poliuretana Livre de Isocianato (NIPU), o material já é conhecido pela sua aplicação em muitos segmentos, entre eles, construção civil, indústria de sapatos, veículos, mobiliários, tecidos, dispositivos biomédicos e roupas. “Um ponto importante é que, ao usarmos o CO2 para produzir poliuretanas, evitamos o uso de insumos tóxicos como isocianatos, matéria-prima utilizada nos processos tradicionais de produção, altamente tóxica aos seres humanos e ao meio ambiente, além de ser mais cara e sem contar o risco de manipulação”, destaca o docente.

Aliás, pensar em uma forma segura e sustentável para a produção do biomaterial foi uma das principais preocupações dos pesquisadores. De acordo Rodrigues Filho, a tecnologia desenvolvida usa matéria-prima barata e renovável, pois pode ser produzida a partir de processos biológicos como a fermentação em usinas de biotecnologia.  “Além disso, estamos vivendo uma era na qual urge a necessidade de diminuirmos as emissões de CO2 jogadas no meio ambiente por parte dos parques industriais e outras fontes. Essa é uma oportunidade de transformar esse excesso de gás carbônico em produtos de alto valor agregado, com grande tempo de existência e, consequentemente, auxiliar no combate ao aquecimento global”, aponta.

O projeto prevê a captura do CO2 a partir de emissões de indústrias de cimento e de usinas de açúcar e álcool. Atualmente, o gás é comprado da White Martins, empresa multinacional brasileira que atua no mercado de fabricação de gases industriais e medicinais. Nos próximos passos do estudo, os pesquisadores pretendem testar a ação do material contra outros microrganismos, aprofundar os mecanismos de ação da tecnologia e avaliar a biocompatibilidade na aplicação prática em implantes.

Segurança

Para avaliar a segurança e a eficácia do biomaterial contra os microrganismos, a equipe multidisciplinar da USP contou com o apoio de universidades parceiras que realizaram diversos testes, entre eles, o de toxicidade.

Constatou-se que o produto não é tóxico quando aplicado em fibroblastos, principais células envolvidas na cicatrização e responsáveis pela manutenção da integridade da pele. No teste chamado de “molhabilidade”, foi investigada uma possível deformação do material em meio líquido, o que não aconteceu com a polihidroxiuretana. Pelo contrário, verificou-se que ela consegue se proteger da água, contribuindo para que qualquer metal não sofra corrosão em ambientes aquosos.

Foram realizados ainda ensaios pela Universidade Anhaguera de São Paulo para analisar a atividade antimicrobiana. A tecnologia testou três bactérias — Escherichia coli, Staphylococcus aureus e Enterococcus faecium (resistente ao antibiótico vancomicina) — capazes de causar desde pequenas intoxicações até pneumonia e meningite. Os resultados comprovaram a eficiência do material do IQSC para a eliminação de 95 a 100% dos patógenos.

Na Universidade Federal de São Carlos, a testagem foi em relação aos diversos tipos de fungos, dois deles muito perigosos para os seres humanos pelo risco de causar infecções e levar a óbito pacientes internados ou com a imunidade comprometida. Dentre eles, Candida albicans, Candida glabrata, Criptococcus neoformans e Criptococcus gatti. Os resultados demonstraram que as poliuretanas conseguiram combater e frear a multiplicação/crescimento desses microrganismos.

O projeto de Química contou com profissionais de diversas áreas como Bioquímica, Farmácia, Engenharia Química, Engenharia de materiais, Biologia e Odontologia. Dentre os participantes, todos docentes, estão os químicos Hidetake Imasato (IQSC-SP), Marcio Santos (Universidade Anhanguera-SP) e Kelen Rossi de Aguiar (UTFPR-Toledo), o doutor em Química Klaus Rischka (Instituto Fraunhofer de Materiais Avançados, da Alemanha), o bioquímico Iran Malavazi (UFSCar), a farmacêutica Tânia Aguiar Passeti (Faculdades das Américas-SP) e os dentistas Flávio Aguiar (Faculdade de Odontologia de Piracicaba da Unicamp) e Maria do Carmo Mainardi (Faculdade de Odontologia do Centro Universitário Hermínio Ometto).