Artigo da Rheolution
Por que a viscoelasticidade é importante no corpo humano?
por Dra. Dimitria Bonizol Camasao,
Especialista Sênior em Aplicações, Rheolution Inc.
Como esse comportamento viscoelástico pode estar relacionado a um órgão?
O corpo humano está constantemente sob a influência de diversas forças em diferentes escalas. Começando pelas escalas maiores, A gravidade é uma força que puxa para baixo e que a Terra exerce sobre todo o corpo. Os ossos, os músculos e o coração atuam contra a gravidade para permitir que o corpo fique em pé, se mova e envie sangue ao nosso cérebro, por exemplo. Os músculos exercem forças motrizes sobre diferentes partes do corpo humano ao caminhar, correr, alongar-se ou movimentar-se em geral.
Em menor escala, o sangue puela se choca contra as paredes dos vasos sanguíneos a cada batimento cardíaco. Os gases presentes nos alvéolos pulmonares exercem forças contra suas paredes, fazendo com que se expandam, o que, por sua vez, faz com que os pulmões e o tórax se expandam durante a respiração. Todos esses órgãos e tecidos são compostos por proteínas, água e células que respondem, de forma passiva ou ativa, a essas forças. A resposta a todas essas forças é muito específica para cada tecido, e essa resposta contribui para o funcionamento do corpo.
Quais são as aplicações práticas dessas informações?
A compreensão da viscoelasticidade no corpo humano é extremamente importante, principalmente pelas duas razões listadas a seguir:
1. As diferenças na viscoelasticidade dos tecidos podem estar relacionadas à presença de doenças
Os tecidos humanos, como a pele, os músculos, o coração e o tecido adiposo, possuem sua própria viscoelasticidade específica. A técnica de imagem médica conhecida como elastografia é utilizada para mapear, de forma não invasiva, as propriedades viscoelásticas dos tecidos moles no interior do corpo. Essas informações são úteis para detectar a presença e a gravidade de doenças. Por exemplo, a fibrose hepática é a formação de uma quantidade anormalmente grande de tecido cicatricial quando o fígado tenta reparar e substituir o tecido danificado. A presença de fibrose deve resultar em regiões mais duras, com valores mais elevados de rigidez. Portanto, os resultados da elastografia podem indicar a presença e a extensão da fibrose, o que pode ajudar na escolha do melhor tratamento.
2. Os tratamentos e terapias que envolvam o uso de qualquer tipo de biomaterial devem se assemelhar à resposta viscoelástica natural do local de implantação
Os biomateriais são utilizados na fabricação de implantes médicos que são colocados dentro ou na superfície do corpo. Um biomaterial, em uma definição muito ampla, é uma substância biológica ou sintética que, quando implantada no corpo, provoca uma resposta controlada do hospedeiro. Um biomaterial ideal deve imitar as propriedades do local de implantação. Em nossa última publicação, por exemplo, vimos que pesquisadores estão tentando desenvolver enxertos vasculares alternativos aos atuais enxertos sintéticos rígidos disponíveis no mercado. Essa incompatibilidade de rigidez impede o uso dos enxertos disponíveis para substituir vasos de pequeno diâmetro. Químicos, físicos, biólogos e engenheiros vêm combinando seus conhecimentos para desenvolver biomateriais que reproduzam as propriedades biológicas e mecânicas de diferentes tecidos humanos, de modo que possam manter uma resposta semelhante sob a ação de forças externas ou internas.
Para ilustrar a importância de adequar as propriedades aos tecidos nativos, podemos usar engrenagens como analogia para os órgãos e tecidos do corpo humano, conforme ilustrado a seguir:
Digamos que cada uma dessas engrenagens metálicas (aqui representadas em laranja) gire a uma velocidade específica para manter o corpo funcionando. Agora imagine que substituamos uma dessas engrenagens por outra de dimensões semelhantes, mas feita de borracha dura (representada em azul-marinho). Será que podemos esperar que esse sistema continue funcionando exatamente da mesma maneira que antes? Por exemplo, O atrito entre borracha e metal é diferente daquele entre metal e metal e, portanto, a força que resiste ao movimento relativo das engrenagens será diferente. Talvez as pequenas diferenças passem despercebidas a princípio, mas, com o tempo, o acúmulo dessas diferenças pode afetar diferentes partes do sistema.
Como podemos ver, a viscoelasticidade é uma propriedade física estritamente relacionada à função do tecido. Compreender essa relação e ser capaz de medir essa propriedade é importante para detectar a presença e a gravidade de doenças, melhorar os cuidados de saúde e desenvolver novos tratamentos e terapias para doenças com necessidades médicas ainda não atendidas.
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