Microesferas Inspiradas no Lótus Combatem a Periodontite em Três Frentes Simultaneamente

A periodontite afeta centenas de milhões de pessoas em todo o mundo e continua sendo notoriamente difícil de tratar, pois bolsas periodontais profundas e irregulares abrigam patógenos resistentes a antibióticos — especialmente Fusobacterium nucleatum — enquanto as terapias atuais não conseguem controlar simultaneamente a infecção, resolver a inflamação e regenerar o osso alveolar destruído. Este estudo aborda os três desafios com um único sistema de liberação bioinspirado.

Inspirando-se no fruto do lótus — que abriga sementes dentro de pétalas protetoras em uma relação simbiótica —, a equipe construiu microsféras PDA/BBR@Gel@BMP9-PDLSC. Nanopartículas de polidopamina (PDA), escolhidas por sua elevada capacidade de carregamento de fármacos e adesão tecidual, foram utilizadas para transportar berberina (BBR), um composto da medicina tradicional chinesa com amplas propriedades antimicrobianas e anti-inflamatórias. Essas nanopartículas de PDA/BBR foram incorporadas em microsféras de hidrogel de metacrilato de gelatina (GelMA) fabricadas por microfluídica, gerando partículas injetáveis de tamanho uniforme. PDLSCs com superexpressão de BMP9 — conhecidas por superar outras células-tronco dentárias na osteogênese — foram então semeadas na superfície das microsféras, criando um sistema híbrido nano/micrométrico capaz de liberação localizada e sustentada de BBR e BMP9.

A caracterização in vitro confirmou o carregamento bem-sucedido de BBR (verificado por FTIR), potenciais zeta adequados, integridade mecânica e liberação sustentada responsiva ao pH, mimetizando as condições periodontais tanto fisiológicas (pH 7,4) quanto inflamatórias (pH 6,3). A biocompatibilidade foi demonstrada por meio de coloração live/dead, ensaios de proliferação CCK-8 e imagens do citoesqueleto. A eficácia antibacteriana contra F. nucleatum foi confirmada, e o sistema inibiu de forma robusta marcadores inflamatórios induzidos por LPS, ao mesmo tempo que promoveu a atividade da fosfatase alcalina, a formação de nódulos de cálcio e a expressão gênica osteogênica em PDLSCs.

In vivo, as microsféras foram testadas em dois modelos em ratos: um modelo de defeito ósseo calvarial e um modelo de periodontite induzida por ligadura com infecção persistente por F. nucleatum. As análises por micro-CT e histológicas revelaram volume significativamente maior de novo osso formado, maior densidade mineral óssea e menor infiltrado inflamatório no grupo PDA/BBR@Gel@BMP9-PDLSC em comparação a todos os controles. Nenhuma toxicidade orgânica sistêmica foi detectada na avaliação histopatológica.

O sequenciamento de RNA e as análises por Western blot elucidaram a base mecanística dos efeitos sinérgicos: BBR e BMP9 juntos regularam negativamente componentes da via de sinalização de TNF (reduzindo cascatas de citocinas pró-inflamatórias), regularam positivamente genes da via de TGF-β (promovendo a diferenciação osteogênica) e ativaram a sinalização de PPAR (conhecida por modular tanto a inflamação quanto o metabolismo ósseo). Nem BBR nem BMP9 isoladamente produziram a mesma magnitude de reprogramação transcricional, ressaltando a importância de sua combinação. O design inspirado no lótus proporcionou, portanto, não apenas um paralelo estético engenhoso, mas uma arquitetura funcionalmente otimizada para a remodelação do microambiente periodontal.