14.067 – Medicina – Estão Chegando os Órgãos Artificiais


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De acordo com o Ministério da Saúde, só no Brasil, são mais de 40 mil pessoas na fila de espera para um transplante de órgão. Apesar de salvar vidas, muitas pessoas ainda se recusam a doar órgãos. A taxa de rejeição a doação em nosso país é de 43%, enquanto que a média mundial é de 25%.
São números bastante significativos e que custam a vida de muitas pessoas todos os anos. No primeiro trimestre de 2018, 664 pessoas morreram na fila de espera pela doação de um órgão que fosse compatível. Por isso, sem dúvida alguma, os órgãos artificiais têm uma grande importância para a medicina e ajudará a salvar milhares de vidas.
O primeiro transplante da história foi realizado entre gêmeos. Um transplante de rim realizado em 1954 pelo médico Joseph Murray foi um grande sucesso e um marco na história da medicina. Isso foi realizado com o objetivo de evitar a rejeição dos órgãos, mas, de lá para cá, muita coisa mudou.
Hoje, existem medicamentos imunossupressores que são capazes de evitar essa rejeição e, assim, aumentar o sucesso do transplante.
Há, basicamente, dois tipos de transplante: o autólogo e o alogênico. No primeiro caso, o órgão ou tecido é retirado da própria pessoa e implantado em outra parte do corpo. Já no segundo caso, o receptor recebe uma parte do corpo de outra pessoa, conhecida como doadora.
O grande problema do transplante é a questão da compatibilidade entre os indivíduos. Quando o órgão implantado não é compatível com o corpo, os anticorpos começam a atacar, destruindo o que consideram um “agente invasor”. O paciente acaba indo a óbito.
Nesse aspecto, o uso dos órgãos artificiais seria um grande avanço nas cirurgias de transplantes, evitando essa incompatibilidade.
A ideia é que, até 2021, os órgãos artificiais sejam bastante populares. Quando algum órgão do corpo humano entrar em falência, como o pâncreas — que pode reduzir drasticamente ou mesmo parar a produção de insulina –, possa ser rapidamente substituído por um órgão artificial. Este, por sua vez, conseguirá exercer todas as funções do órgão original.
Os órgãos artificiais já estão sendo produzidos em laboratório com a ajuda de uma impressora 3D e de outros diversos equipamentos. Um excelente exemplo é o de um coração artificial que já está sendo criado e também um pâncreas. Eles já foram, inclusive, aprovados pelo órgão institucional que cuida dos alimentos e medicamentos nos Estados Unidos, a FDA (Food and Drug Administration).
São inovações que levam esperanças para milhares de pessoas. Por exemplo, um pâncreas artificial pode representar a cura para o diabetes, uma doença que atinge mais de 14 milhões de brasileiros, sendo que muitos ainda não sabem que são portadores da doença.
Atualmente, no Brasil, a tecnologia já permite que tecidos mais simples sejam fabricados em laboratório: valvas cardíacas, vasos sanguíneos, pele, ossos e outros tecidos de baixa complexidade. Para que o órgão artificial possa substituir o de origem, são usadas as biomoléculas (fragmentos de células-tronco), que são fatores de crescimento e, assim, conseguem aumentar a produção de células nesse órgão.
Depois de algum tempo, em um ambiente propício, as células começam a ocupar o lugar do polímero, dando uma estrutura biológica ao órgão em questão. Ocorrerá uma diferenciação específica e as células passam a apresentar as características de uma determinada parte do corpo. Tudo isso graças aos avanços em estudos com as células-tronco e ao seu poder de diferenciação e regeneração de tecidos.
A grande dificuldade na criação dos órgãos artificiais é justamente a elevada complexidade de alguns deles. Por exemplo, no coração, encontramos diversos tipos de tecidos. É também um órgão repleto de cavidades e com uma rica rede de vascularização.
Uma das formas encontradas de tentar driblar esse bloqueio foi o uso da impressão em 3D, ou melhor dizendo, o uso da bioimpressão. Ela funciona de forma bem simples: uma substância chamada de hidrogel, rica em células e biomoléculas, é colocada, na impressora que consegue imprimir o órgão exatamente da forma desejada. Por exemplo, pode-se usar um exame de imagem 3D para replicar, com exatidão, o coração de um indivíduo.

Quais são os principais tecidos desenvolvidos?
Muitos órgãos e diversas partes do corpo estão sendo transformados em órgãos artificiais. Veja abaixo quais são os principais e que estão em processo de criação:

Pele
Há um tempo considerável os pesquisadores já estão trabalhando na criação da pele humana em laboratório. Células humanas são cultivadas e então são introduzidas em uma estrutura feita de colágeno. Com essa técnica, é possível produzir até 5 mil lâminas de tecido epitelial por mês.

Vasos sanguíneos
A criação de novos vasos sanguíneos artificiais pode ser a esperança para o tratamento de problemas diabéticos, renais e cardíacos. Muitos testes já estão sendo realizados com a utilização das células dos próprios pacientes.

Fígado
A espera por esse órgão costuma formar uma longa fila. Diversas doenças como a hepatite tendem a destruir o fígado e, assim, esse órgão precisa ser rapidamente substituído.
É um dos mais complexos e, consequentemente, o que os cientistas sentem maior dificuldade em reproduzir, sem contar o seu tamanho. Mas algumas miniaturas já foram criadas e o transplante em ratos tem dado resultados muito positivos.

Bexiga
A bexiga é um dos órgãos artificiais que já estão sendo testados em humanos e vem apresentando um resultado bastante positivo. A bexiga artificial é produzida a partir de células dos próprios pacientes e levam cerca de 2 meses para serem produzidos.

Traqueia
A traqueia é outro órgão artificial que já está sendo testado em seres humanos. Uma menina nos EUA recebeu uma traqueia artificial fabricada a partir de suas próprias células. Ela nasceu sem o órgão e sem a réplica artificial só sobreviveria com a ajuda de aparelhos.

Coração
Por ser um órgão bastante complexo, nenhum dos corações artificiais já produzidos foram capazes de substituir com maestria o órgão original. Atualmente, estão sendo realizados testes em ratos com um coração feito a partir de tecido animal. Alguns pesquisadores estimam que um coração artificial funcional conseguirá ser produzido até 2030.

Orelha
Uma orelha artificial já foi produzida em laboratório com a utilização de células e cartilagem produzida em laboratório. Ficou conhecida como orelha biônica, pois consegue captar outras frequências que os ouvidos humanos não são capazes de ouvir.

O pesquisador do Instituto de Medicina Regenerativa da Universidade Wake Forest, nos Estados Unidos, Anthony Atala, deu uma das palestras de maior repercussão da edição de 2011 do TED — conferência anual na Califórnia que reúne pensadores para apresentar suas melhores ideias em palestras de 15 minutos. No palco, Atala segurou nas mãos o molde de um rim impresso no dia anterior. O processo levou sete horas e usou células humanas e materiais biológicos que são inseridos no cartucho de uma impressora 3D. Em casos assim, o paciente teria o corpo escaneado para que se identificasse o formato exato do órgão a ser reproduzido. Ainda em desenvolvimento — por enquanto é possível imprimir apenas a carcaça do órgão, mas não sua parte interna —, o método sinaliza o início de uma espécie de revolução industrial dos transplantes. Uma era em que pode ser possível produzir órgãos em larga escala e até sob encomenda. “Queremos resolver o problema das longas filas de espera pelos transplantes”, afirmou Atala em entrevista à galileu. No Brasil, elas duram, em média, quatro anos. E 70% das cirurgias são para ganhar um novo rim.

As tecnologias emergentes que mais apontam para a produção em massa de órgãos e tecidos a partir de materiais biológicos são novíssimas impressoras 3D. Usando células do próprio paciente em vez de tinta, espera-se que a precisão robótica destas máquinas imprima estruturas de órgãos para transplantes. No ano passado, a start-up de biotecnologia norte-americana Organovo lançou a primeira máquina comercial para imprimir tecido humano. Fabricada para pesquisas desenvolvidas em laboratórios universitários, custa cerca de US$ 250 mil e produz vasos sanguíneos. A máquina já imprimiu estruturas de órgãos implantados em animais. “Chegaremos ao ponto de fabricar órgãos prontos para serem transplantados em pessoas”, afirmou à galileu o cientista húngaro Gabor Forgacs, um dos fundadores da Organovo e inventor do protótipo da impressora.

 DAS MÃOS ÀS MÁQUINAS

Anthony Atala é um pioneiro da fabricação de órgãos. Quatro dias após sua palestra no TED, ele, que é urologista pediátrico, publicou em um dos mais importantes periódicos científicos do mundo, The Lancet, o resultado de um estudo que acompanhou cinco mexicanos de 10 a 14 anos após receberem, em 2004, transplante de uretras criadas em seu laboratório. Os órgãos funcionaram normalmente ao longo dos seis anos de monitoramento. Em 1998, sua equipe já havia criado e implantado bexigas em nove crianças, tornando-se a primeira a transplantar em pessoas órgãos feitos em laboratório.

Atualmente, Atala e sua equipe desenvolvem e testam mais de 30 tipos de tecidos e órgãos, entre eles pele, rins, pâncreas, fígado e válvulas cardíacas. O cientista leva cerca de seis semanas para fabricar um órgão oco e relativamente simples como uma bexiga. O processo começa com a coleta de um pedaço de tecido, menor que a metade de um selo postal, da bexiga do paciente. Depois, as células são cultivadas em laboratório e colocadas dentro e fora de uma carcaça feita à base de colágeno. Assim, elas se espalham e se organizam por conta própria. Na última etapa, o órgão “semeado” é colocado em uma espécie de forno que simula as condições de um corpo humano, com 370 C de temperatura e 95% de oxigênio. Por utilizar células do paciente, o procedimento diminui muito as chances de rejeição.

Em outubro do ano passado, pesquisadores do mesmo instituto desenvolveram uma miniatura funcional de um fígado humano. Os cientistas retiraram o órgão de um animal morto. O fígado foi lavado com um detergente neutro para remover todas as células, deixando apenas o esqueleto de colágeno do órgão original. Feito isso, células humanas foram inseridas no suporte natural. Após uma semana dentro de uma máquina bombeada por nutrientes e oxigênio, o tecido de fígado humano começou a ser formado. Até agora, órgãos produzidos por este processo não foram colocados em pessoas. Mas é assim que Atala pretende fazer o primeiro transplante de rim de laboratório. O método também pode reutilizar órgãos humanos.

 PEÇA COM ANTECEDÊNCIA

Além da redução das filas para transplantes, a produção de órgãos em escala traria a diminuição de custos. Um procedimento como o dos garotos que receberam as uretras criadas no laboratório de Atala sai por cerca de US$ 5 mil (e não está disponível para o público). “O interesse comercial nestas tecnologias deve estimular sua industrialização e reduzir preços”, diz Atala. Ainda assim, a fabricação não será instantânea. O ideal, então, poderá ser a encomenda antecipada. “Se sua família tiver um histórico de problemas cardíacos, poderemos produzir vasos sanguíneos e guardá-los para o dia em que você precisar deles”, diz Forgacs, da Organovo. Com fabricação em massa e sob encomenda, você poderá comprar uma bexiga ou fígado novo quando os seus falharem. Quem sabe até parcelar no cartão.

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13.919 – Nova impressora 3D cem vezes mais rápida é apresentada nos EUA


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Uma impressora que poderá criar objetos em três dimensões (3D) a uma velocidade 100 vezes superior às máquinas convencionais, ao incorporar um sistema de impressão que solidifica resina líquida com duas luzes, foi apresentada nos Estados Unidos.
O método poderá revolucionar a impressão de trabalhos de manufatura relativamente pequenos, com capacidade para criar até 10 mil artigos idênticos, segundo os engenheiros da Universidade de Michigan encarregados do desenho.
A novidade do sistema de impressão radica na inclusão de duas luzes que são capazes de recriar desenhos ao solidificar resina e mantê-la líquida noutras partes, seguindo padrões que podem chegar a ser muito sofisticados, defendem os inventores.
Assim, estas máquinas podem fazer baixo relevo em 3D em apenas um disparo, em vez de seguirem o sistema convencional que imprime os objetos de forma mais lenta e através de uma série de linhas que vão solidificando lentamente ou mediante seções transversais, um pouco mais rápidas.
“Podem obter-se materiais muito mais fortes e muito mais resistentes ao desgaste”, disse o professor de engenharia Timothy Scott durante a apresentação do novo produto.
Ao acrescentar uma segunda luz para obter a solidificação da resina, a equipa de Michigan pode produzir espaços vazios muito maiores nos objetos, de um milímetro de espessura.
Nos sistemas convencionais, só há uma luz que endurece a resina e cria o objeto tridimensional a partir de planos em 2D, um método que os engenheiros responsáveis pela nova impressora consideram mais lento.

13.700 – Impressora 3D pode imprimir pele humana e ajudar a cobrir feridas em menos de 2 minutos


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Pesquisadores da Universidade de Toronto, Canadá, desenvolveram uma impressora 3D portátil que é capaz de imprimir camadas de tecido de pele diretamente na pele dos pacientes, ajudando a cobrir feridas. De acordo com os cientistas responsáveis, a impressora é uma alternativa aos enxertos de pele convencionais, não exigindo que o tecido saudável seja removido da pele de um doador.
Basicamente, o dispositivo, que cabe em uma mão e pesa menos de dois quilos, pode ser usado com um aplicador de adesivo, que é passado diretamente nas áreas lesionadas, segundo informações da CNet e New Atlas. No entanto, ao invés de dispensar adesivo, ele estabelece folhas de tecido feitas à base de alginato – uma molécula espessante retirada de algas.
No lado de baixo de cada uma das folhas há tiras de biotinta, feitas à base de materiais biológicos como células de pele e colágeno, que é a proteína mais abundante da pele, junto com a fibrina, muito útil na cicatrização de feridas.
Os pesquisadores, liderados pelo estudante de doutorado Navid Hakimi, sob a supervisão do professor Axel Guenther, acreditam que o modelo é o primeiro do mundo a formar a pele diretamente em cima de uma ferida em um processo que pode durar menos de dois minutos.
Além disso, ele requer pouco treinamento para ser usado e elimina as etapas de esterilização e incubação exigidas por algumas impressoras semelhantes. Entretanto, o dispositivo só foi testado em ratos e porcos. Os cientistas agora planejam expandir o tamanho das feridas e, eventualmente, iniciar experimentos clínicos em seres humanos. “Nossa impressora de pele promete adaptar tecidos para pacientes específicos e características da ferida”, disse Hakimi. “E é muito portátil“.

13.542 – Astronáutica – Impressora 3D no Espaço


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No Warm Up Wired Festival Brasil 2017, no MAM de SP, Andrew Rush, CEO da empresa americana Made In Space, líder no segmento de manufatura em gravidade zero, anunciou parceria com a empresa brasileira Braskem, maior produtora de resinas termoplásticas das Américas. As duas empresas estão trabalhando juntas para a criação de peças e ferramentas no espaço, a partir de uma impressora 3D. O próximo passo é a reciclagem desses objetos fora da Terra, o que não deve demorar.

12.622 – Impressão 3D – Cientistas inventam impressora 3D capaz de produzir órgãos humanos


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Bioengenheiros norte-americanos desenvolveram uma impressora 3D de tecidos orgânicos capaz de fabricar de forma estável ossos, cartilagens e músculos humanos utilizando células estaminais e polímeros, informou a revista Nature Biotechnology.
O formato correto de construção do tecido visado é alcançado através da representação da imagem de dados clínicos como um modelo computacional anatômico, que é interpretado e traduzido por um programa que controla os movimentos dos bicos da impressora, que dispersam células para locais específicos gerando as formas do órgão.
A sua equipe desenvolveu um processo que eles chamaram de “sistema integrado de impressão de órgãos e tecidos”, que produz uma rede de pequenos canais permitindo que tecidos impressos sejam nutridos após serem implantados em seres vivos. Com tempo, a parte do polímero é eventualmente dissolvida e naturalmente substituída por tecidos orgânicos.
Para demonstrar a invenção, a equipe de pesquisa utilizou células-tronco para “fazer crescer” uma mandíbula humana. Eles “imprimiram” igualmente uma orelha humana em tamanho real, que se assemelha com cartilagem normal sob microscópio, com vasos sanguíneos que abastecem as regiões exteriores e sem circulação nas regiões internas (tal como em cartilagem de verdade).
Ambas as estruturas foram implantadas em ratos vivos, não sofrendo rejeição, ganhando vasos sanguíneos e, eventualmente, se tornando parte do animais.
O novo método, no entanto, ainda não está pronto para estudos clínicos, mas seus autores têm certeza de que não irá demorar até que a invenção passe a ser amplamente usada pela medicina regenerativa.

12.498 – Mega Techs – Impressora 3D de Harvard consegue imprimir estruturas de metal no ar


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Um grupo de pesquisadores do Wyss Institute d Harvard, em parceria com a John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, criou uma impressora 3D capaz de criar estruturas de metal detalhadas. Em vez de imprimir uma camada sobre a outra, como impressoras tradicionais, a criação dos pesquisdores consegue imprimir as estruturas livremente no ar.
A impressora utiliza tinta composta por nanopartículas de prata. Além da tinta, ela também utiliza um laser de programação precisa que esquenta a tinta assim que ela sai do extrusor da impressora, solidificando-a no ar. Com isso, é possível imprimir fios com espessura menor que a de um fio de cabelo. A equipe chama o método de “laser-assisted direct ink writing” (algo como “escrita direta em tinta assistida por laser”).
Os pesquisadores detalharam o projeto em um artigo no Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). O maior desafio, segundo eles, foi ajustar a relação entre o laser e a tinta. Se ela fosse esquentada celo demais, ela se solidificaria dentro do extrusor, entupindo-o; se fosse tarde demais, ela não se ligaria ao restante da estrutura, e o método não funcionaria.

Aplicações
Por meio desse método, é possível criar estruturas de metal flexíveis e com pequenos detalhes. Componentes desse tipo poderiam ser usados em futuros dispositivos vestíveis, bem como em sensores e em equipamentos médicos, segundo o Engadget.
De acordo com o TechCrunch, a tecnologia também pode ser útil para projetos que exijam prototipagem rápida. Outros componentes, como molas, escoras e encaixes, também poderiam ser impressos de maneira mais ágil em escalas menores. Mas segundo Jennifer Lewis, uma das pesquisadoras, o principal trunfo do método é que ele “não apenas inspira novos tipos de produtos como também move a fronteira de fabricação sólida de forma livre numa nova e empolgante direção”.

12.453 – Medicina – Impressora 3D será capaz de imprimir órgãos


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A empresa de software Autodesk se uniu com a firma de bioimpressão Organovo para criar impressoras 3D que possam trabalhar com tecido humano. O plano imediato é criar órgãos para serem usados em pesquisas científicas. Mas as duas empresas acreditam que, com o avanço da tecnologia, eles possam substituir órgãos de verdade em transplantes.
A Organovo foi a primeira empresa a criar impressoras 3D capazes de trabalhar com material biológico, mas para produzir estruturas funcionais, precisa de softwares específicos. Afinal, não é simples replicar as estruturas complexas de órgãos.
“Temos o material, mas não temos o design”, explica o diretor do Laboratório de Mecânica Criativa da Universidade de Cornell, Hod Lipson. Ele se refere à impressora NovoGen MMX Bioprinter, que é capaz de transformar células tronco de um doador em tecido humano. Estima-se que mais de cinco anos serão necessários entre o desenvolvimento dessa tecnologia e seus testes clínicos.

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10.426 – Medicina – Os avanços que a tecnologia 3D trouxe à saúde


Na década de 1980, quando a impressora 3D foi criada, seu principal uso era fabricar peças para a indústria automobilística, que se aproveitou da possibilidade de rapidamente produzir protótipos e testá-los antes de criar todas as ferramentas para a linha de produção. Desde então, armas, chocolate, canetas, brinquedos, roupas espaciais já saíram de dentro do equipamento. Nos últimos três anos, foi o setor de saúde que passou a investir na tecnologia.
Plásticos e metais estão sendo agora utilizados para criar: réplicas personalizadas de órgãos ou partes do esqueleto que permitem o planejamento preciso de cirurgias; guias cirúrgicas que indicam lugar de cortes e inserções; implantes que substituem ossos ou corrigem problemas de formação de órgãos; e próteses para membros mutilados.
O princípio da impressora 3D é o mesmo da convencional. No lugar de tinta, cientistas introduzem no aparelho pó, gel ou filamento de metal ou de plástico, que, no lugar de letras, imprime camada por camada peças tridimensionais como dedos, crânios ou dentes. A técnica permite uma personalização sem precedentes na medicina. Para criar um crânio de plástico de um paciente, por exemplo, são utilizadas como base imagens de ressonância magnética ou tomografia computadorizada da pessoa, de modo que a cópia saia idêntica ao original. Cientistas acreditam que, no futuro, será possível, em vez de metal ou plástico, utilizar células vivas como matéria-prima das peças — a chamada biotinta. Nesse processo, serão impressos órgãos idênticos aos naturais, o que pode acabar com as filas de espera para transplantes.
O Instituto Nacional de Saúde dos Estados Unidos (NIH, na sigla em inglês) lançou em junho um site dedicado ao compartilhamento de arquivos para impressão em 3D, relacionados à saúde e à ciência, como peças de laboratório e modelos anatômicos humanos. “A impressão 3D é um potencial divisor de águas para a pesquisa médica. No NIH nós vimos um incrível retorno dos investimentos: um plástico que vale centavos ajudou pesquisadores a investigar questões científicas importantes, economizando tempo e dinheiro”.
Um dos principais usos das impressoras 3D mundo afora é a produção de implantes para reconstituir partes do corpo, geralmente ossos. Em março, o Centro de Tecnologias de Reconstrução Aplicadas em Cirurgia (Cartis, na sigla em inglês), no País de Gales, realizou uma das mais complexas operações para reconstituir a face de um paciente, vítima de um acidente de moto, em 2012. O objetivo era restaurar a simetria do rosto do britânico Stephen Power, que fraturou ossos da face, mandíbula superior, nariz e crânio.
A cirurgia utilizou a tecnologia 3D em diversos momentos. A primeira parte foi o planejamento, feito no computador e em moldes impressos. “Durante a operação, só é possível ver um lado da face”, explica Peter Evans, especialista em próteses maxilofaciais e um dos fundadores do Cartis. “Fica difícil manter a orientação.”
Os cientistas imprimiram dois implantes de titânio: um para a base da órbita ocular e outro para uma placa que uniu pedaços de ossos quebrados. “Foi a primeira vez que utilizamos todos esses procedimentos na mesma operação”, conta Evans. Para o pesquisador, o uso de implantes feitos em impressoras 3D está começando a se tornar mais comum – ele estima que ocorra um caso por mês no Reino Unido, focados principalmente nas regiões craniana e maxilar.
Em março deste ano, um implante feito com impressora 3D salvou a vida do bebê americano Garrett Peterson, de 18 meses. Ele sofre de traqueobroncomalacia, um defeito nos brônquios e na traqueia que impede a passagem de ar. Ligado a um sistema de ventilação para evitar o sufocamento, Garrett nunca havia saído do hospital e, nos últimos meses, vivia em coma induzido. Médicos implantaram um tubo impresso sob medida para desobstruir as vias aéreas do bebê e, dois meses depois, ele foi para casa.
Afora o benefício à saúde, a tecnologia proporcionou também economia: enquanto o tratamento com ventilação chega a 1 milhão de dólares em até dois anos, o procedimento com o implante custa cerca de 200.000 dólares.
Em outro caso experimental de destaque, estudantes de engenharia da Universidade de Washington criaram em 3D um braço robótico para uma adolescente de 13 anos. O protótipo customizado custou cerca de 200 dólares, enquanto os tradicionais podem ultrapassar 6.000 dólares. Charles Goldfarb, professor de cirurgia ortopédica e um dos mentores do projeto, conta que a equipe trabalha para publicar um artigo na literatura médica e compartilhá-lo com outros centros. “Nossos principais desafios são produzir uma prótese econômica, funcional, durável. Ela deve atender as necessidades de uma criança e ter uma aparência atrativa para ela”, diz. A prótese da adolescente foi feita em plástico cor-de-rosa.
O uso de implantes personalizados ainda não é regulamentado pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa). Para experimentar a técnica, é preciso enfrentar a burocracia do órgão e obter uma autorização especial.
O que já existe é a produção de instrumentos de planejamento cirúrgico, como a reprodução de um crânio ou de maxilar de um paciente, que auxiliam cirurgiões a simular o passo a passo de uma operação. Nesse campo, a entidade pioneira é o Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer (CTI), em Campinas, vinculado ao Ministério da Ciência e Tecnologia. Desde 2000, o CTI produziu peças para 3 385 cirurgias. “Atendemos quase 500 casos por ano, e o número tem aumentado”, diz o engenheiro Jorge Lopes da Silva, chefe da divisão de tecnologias tridimensionais do CTI.
O CTI atende praticamente apenas o Sistema Único de Saúde (SUS). A solicitação do serviço fica a critério do cirurgião, e os casos mais comuns são de reconstituição óssea — principalmente crânio, mandíbula e face —, decorrentes de acidentes, tumores ou anomalias genéticas. Em alguns casos, o rosto do paciente é impresso em máscaras para planejar a reconstituição.
Além das réplicas, o CTI produz guias cirúrgicas, que orientam o cirurgião e o ajudam a realizar incisões no local exato. “A técnica reduz o tempo de cirurgia em cerca de uma hora e meia, diminui a quantidade de anestesia aplicada no paciente e o cansaço da equipe. No conjunto, esses benefícios diminuem o risco de erros”, explica Rodrigo Rezende, engenheiro e pesquisador da Divisão de Tecnologias Tridimensionais do centro.
A Anvisa informa que, diante do desenvolvimento da tecnologia, firmou uma parceria com o CTI para regulamentar o uso da impressão 3D na medicina.
Os custos com a impressão 3D podem ser relativamente modestos. Um crânio de plástico, por exemplo, custa 2.000 reais. E, de acordo com Jorge Lopes Silva, o investimento vale a pena: a qualidade da cirurgia aumenta, e as despesas totais caem, pois a operação dá menos trabalho para equipe médica, usa menos o centro cirúrgico e reduz a estadia do paciente no hospital.
Em São Paulo, a empresa UP! 3D Brasil, voltada para impressão 3D, há quatro anos produz modelos para planejamento de cirurgias no setor privado. Atualmente, atende quatro ou cinco casos por mês. “A tendência é que o uso de impressoras 3D na saúde fique mais barato e abrangente. Trata-se de uma perspectiva mundial com enorme potencial de crescimento”, afirma o diretor da empresa, Flávio Ulbrich, engenheiro mecatrônico especializado em engenharia clínica.
Órgãos impressos — Para o futuro, a grande promessa são órgãos humanos impressos em 3D. Células do próprio paciente — de preferência as de fácil acesso, como da pele — seriam cultivadas em laboratório e introduzidas na impressora, que produziria partes do corpo como rim, pâncreas e fígado. O órgão passaria um tempo em uma espécie de incubadora, para maturar, e poderia, enfim, ser implantado no paciente.
Pode parecer ficção, mas as pesquisas já começaram.​ O Instituto de Medicina Regenerativa da Universidade Wake Forest, nos Estados Unidos, um dos mais avançados na área de bioimpressão (impressão feita diretamente com células), desenvolveu o protótipo de um rim impresso com células e um biomaterial próprio para fixá-las, e a Organovo, primeira empresa a fabricar bioimpressoras, já imprimiu protótipos de tecido do fígado que reproduzem a composição e arquitetura naturais.
Vasos em 3D — Um obstáculo para a produção de órgãos é a vascularização dos tecidos, que precisam de uma circulação constante de nutrientes e oxigênio para sobreviver. No início de julho, um grande avanço foi obtido nessa área, quando cientistas das universidades de Sydney, Harvard e Stanford e do Instituto de Tecnologia de Massachusetts utilizaram a impressão 3D para fabricar vasos sanguíneos.
A equipe imprimiu um molde em três dimensões de vasos sanguíneos e aplicou nas cavidades células endoteliais (que compõem as paredes dos canais sanguíneos) para formar os vasos propriamente ditos. Por enquanto, os cientistas fizeram apenas uma demonstração com células ósseas ao redor dos vasos e ainda não deixaram elas se desenvolverem completamente. “Queríamos provar que essa tecnologia não é tóxica para as células”, diz o brasileiro Luiz Bertassoni, especialista em engenharia biomédica, que participou da pesquisa.
Há mais desafios. Quanto maior a complexidade do órgão, maior a dificuldade em lidar simultaneamente com os diversos tipos de células que o compõe. “No laboratório, a gente costuma estudar um tipo de célula de cada vez, e ainda assim é complicado. Para criar um órgão funcional é preciso trabalhar com células de diferentes tipos, em diferentes pontos. A vascularização facilita esse processo, mas a gente ainda precisa aprender a replicar essas interações intercelulares”, afirma Bertassoni. Segundo o pesquisador, deve levar cerca de três décadas para um órgão impresso ser utilizado clinicamente. “Mas eu adoraria estar errado na minha previsão.”

8540 – Tecnologia – Nova Revolução Industrial?


Revolução Industrial
Revolução Industrial

A maior invenção do Século 21, até então, a impressora 3D, hoje ainda cara e pouco conhecida. Mas tal cenário deve mudar em breve.
No Departamento de Engenharia Naval e Oceânica da USP ela custou em torno de 50 mil dólares em 2009.
Seu uso na confecção de protótipos de pesquisas compensara fartamente o investimento.
A melhor medida de uma revolução tecnológica é seu impacto na vida das pessoas. Mudanças no modo como produzimos bens e serviços desencadeiam uma energia transformadora nas relações humanas e aspectos que vão do íntimo ao profissional.
O aperfeiçoamento da máquina de tecer do século 18, por exemplo, foi o estopim de uma renovação para melhor na sociedade, na cultura, na política e bem estar social. Em 1766, o tecelão James Hargreaves, cuja indústria era a própria casa, imaginou um mecanismo com apenas uma roda de fiar, mas capaz de trabalhar múltiplas linhas de algodão. Da noite para o dia, a fiandeira de pedal multiplicou por 8 a produtividade de um operário. Quando morreu em 1778, o tear já trabalhava com 80 linhas e havia mais de 20 mil de tais máquinas instaladas. O salário médio dos ingleses se multiplicou por 10. A prosperidade, somada ao desenvolvimento de novos medicamentos dobrara a expectativa de vida no país. Esta foi a 1ª Revolução Industrial, uma pedra sobre a qual se ergueu o mundo moderno, e o capitalismo selvagem foi seu efeito colateral.

Quase 250 anos depois da revolução do tear a pedal, e por causa dele, a nossa produção em massa é feita em fábricas, mas isso começa a mudar novamente com a chegada da impressora 3D, que vem prenunciando uma nova revolução.
Tal máquina permite confeccionar objetos sólidos em 3 dimensões, utilizando-se para isso, em teoria, qualquer material, do plástico ao concreto. Programas de computador fazem o desenho em 3 dimensões.
Hoje, ainda engatinhando, já é possível imprimir as paredes de um edifício e até tecido humano.

Vejamos como:
O cartucho da impressora é abastecido com uma cultura de células-tronco mistura a colágeno.
3 Seringas ejetam diferentes tipos de células em filamentos viscosos. Uma 4ª libera acrilato, composto químico utilizado para agrupar as células.
O tecido se desenvolve sob luz ultravioleta, que matém aquecida a mistura.
Em 7 horas, tem se um rim de dimensões similares ás do órgão humano.
A previsão do 1° transplante em ser humano é para 2014.

8281 – Dispositivo criado em impressora 3D salva vida de bebê


Médicos da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos, foram capazes de tratar um bebê que sofria de graves problemas respiratórios graças a um dispositivo para os brônquios criado a partir de uma impressora 3D. Kaiba Gionfriddo, hoje com um ano e sete meses, apresentava um defeito de nascença que bloqueava o fluxo de ar para os pulmões, fazendo com que ele parasse de respirar quase todos os dias. Aos três meses de vida, o garoto foi submetido a uma cirurgia inédita, na qual foi implantado o suporte em seu brônquio defeituoso. Depois do procedimento, Kaiba respirou normalmente pela primeira vez e, desde então, não teve mais problemas de falta de ar.
Nasceu com traqueobroncomalacia grave, uma má-formação nos brônquios, tubos que levam o ar aos pulmões. Em casos graves, a condição pode levar à morte. Quando tinha apenas seis semanas de vida, Kaiba “ficou azul e parou de respirar”, segundo sua mãe, April Gionfriddo. Mesmo com os melhores tratamentos disponíveis, Kaiba não obteve melhoras, e continuava sofrendo episódios de falta de ar.
O caso de Kaiba acabou chegando ao conhecimento de Glenn Green, professor de Otorrinolaringologia Pediátrica da Universidade de Michigan. Junto à sua equipe, Green havia desenvolvido pequenos tubos bioabsorvíveis que poderiam ajudá-lo a respirar. Esses dispositivos, feitos de um biopolímero chamado policaprolactona, foram obtidos a partir de uma impressora 3D, que usa um laser guiado por computador para fundir materiais de plástico e criar objetos.
Em fevereiro de 2012, um desses tubos — feito sob medida para o corpo de Kaiba — foi implantado em volta do seu brônquio defeituoso para evitar que ele se fechasse novamente e interrompesse o fluxo de ar. “Foi incrível. Assim que a tala foi colocada, os pulmões começaram a se mexer para cima e para baixo pela primeira vez, e nós sabíamos que ele estava indo bem”, disse Green em comunicado divulgado nesta quarta-feira pela universidade.
Segundo os responsáveis pela cirurgia, o dispositivo será absorvido completamente pelo corpo em um período de dois a três anos. É o tempo que levará “para a traqueia ser remodelada e crescer em um bom estado de saúde”. O caso de Kaiba foi descrito em um artigo publicado nesta quinta-feira no periódico The New England Journal of Medicine.

A traqueobroncomalacia atinge um em cada 2.220 bebês, e muitas vezes é diagnosticada como asma. Formas graves dessa doença, como o caso de Kaiba, são raros — apenas 10% de todas as pessoas com a condição apresentam casos agressivos. “Essa condição tem me incomodado há anos, já vi muitas crianças morrerem. Esse trabalho é uma grande realização e oferece esperança para essas crianças”.

8195 – Impressão 3D em escala industrial


Não é uma máquina de lavar, é uma impressora 3D
Não é uma máquina de lavar, é uma impressora 3D

Ao tomar a decisão de produzir bocais de combustível para um novo motor de avião utilizando a técnica da fabricação aditiva (versão industrial da impressão 3D), a General Electric (GE) deu o primeiro passo para a introdução desse tipo de processo pelas grandes indústrias.
O método de impressão 3D já é utilizado para a produção de algumas peças específicas, como implantes médicos e protótipos de plásticos para engenheiros e designers, mas a produção em grande escala é onde esta tecnologia pode ter o maior impacto comercial.
A fabricação aditiva é vantajosa para empresas porque gasta menos material na hora de produzir as peças. No caso da GE, ainda há a vantagem de que a peça produzida fica mais leve, o que significa economia de combustível para os aviões.

7589 – Impressoras 3D, uma nova revolução tecnológica


O Futuro é Hoje…

Apresentador do programa de televisão americano The Tonight Show, Jay Leno é fã de carros antigos. Em sua garagem, são mais de cem. Mas o hobby tinha um empecilho: peças antigas são raras, quando não inexistentes. Então, Leno resolveu imprimir partes de seu Stanley Steamer 1909, um calhambeque movido a vapor. Isso aí, imprimir. Ressuscitou o carro com uma impressora 3D. Não à toa, o setor automotivo é dos que mais investem na tecnologia. E as impressoras não vão só dar vida a clássicos, como um Jurassic Park automobilístico. Em 2011, o Urbee foi lançado como o “primeiro automóvel impresso em 3D” – embora só a carroceria tenha sido feita assim. É o mesmo caso do Areion, carro de corrida feito por um grupo de estudantes de engenharia belgas. Ele tem velocidade máxima de 140 km/h. Nada mal.

Imprima casas
Quando era pequeno, assim como tantas outras crianças de tantas gerações, o italiano Enrico Dini construía castelos de areia. Em 2007, já adulto, criou uma megaimpressora 3D que usa areia e uma cola à base de magnésio para fazer casas. Não há nada de concreto, aço ou metal na obra. A D-Shape monta estruturas de até 6 metros por 6 metros, e a construção demora até quatro vezes menos tempo do que pelo método tradicional. No futuro, Dini pretende construir abrigos para sobreviventes de catástrofes e casas populares para população de baixa renda. Mas sua pretensão vai muito mais longe. Ele quer fazer casas na Lua e ajudar a concluir as obras da basílica da Sagrada Família, em Barcelona.

Biônica
Com dois meses de vida, Emma LaVelle foi diagnosticada como portadora de artrogripose múltipla congênita, síndrome que provoca a atrofia das articulações e compromete os movimentos. Em outras palavras, ela não conseguia levantar os braços. Paciente do hospital pediátrico Alfred I. duPont, em Wilmington, Estados Unidos, ela tinha de usar uma pesada armadura que a obrigava a andar como um androide. Foi então que dois pesquisadores do hospital, Whitney Sample e Tariq Rahman, desenvolveram o Wrex. Trata-se de um exoesqueleto robótico customizado, feito de plástico. Um “braço mágico”, como a própria Emma chama. Mais simples, mais barato. Quando ela, hoje com dois anos, cresce ou quebra alguma peça, é só imprimir uma nova. “Hoje em dia, tudo o que você imaginar pode ser impresso em 3D. No campo das próteses ortopédicas, então, as possibilidades são infinitas”, diz Sample.

Imprima órgãos
Dar fim às filas de transplante. Eis o sonho de Anthony Atala, da Universidade Wake Forest, na Carolina do Norte, EUA. Para isso, ele recriou em laboratório a bexiga de sete voluntários, portadores de um grave defeito congênito. Atala usou células das próprias bexigas dos pacientes, injetou-as em um molde biodegradável feito em uma impressora 3D e os implantou de volta nas pessoas. Funcionou. Agora, ele quer imprimir um rim. A parte de fora do órgão já está pronta – falta a de dentro, que é mais complexa, pois engloba diferentes tipos de células e tecidos. No futuro, Atala pretende produzir rins sob medida para pacientes de hemodiálise.

Imprima próteses
A equipe médica da Universidade Biomédica de Hasselt, Bélgica, implantou uma mandíbula artificial em uma paciente de 83 anos. Ela voltou a respirar, falar e mastigar apenas um dia depois do implante. Feita sob medida, a mandíbula de titânio pesa 107 gramas (37 gramas a mais que a natural). “Em uma reconstrução normal, ela ficaria internada por dez dias, pois é mais complexo. Com o 3D, deixou o hospital em três”, diz Jules Poukens, chefe do time. Além disso, o risco de rejeição é quase nulo. “O titânio tem boa biocompatibilidade. É o material geralmente usado em implantes de quadril”, explica. A mandíbula artificial está orçada em quase R$ 24 mil na Bélgica.

Imprima ossos
Se depender da química Susmita Bose, da Universidade Estadual de Washington, nos EUA, a bota de gesso, que já foi muito popular entre esportistas mirins, vai virar peça de museu. Dentro de dez anos, um osso artificial sob medida segurará as pontas enquanto o natural se recupera da fratura. A técnica já foi testada em ratos e coelhos e os resultados foram promissores. A princípio, Bose usou fosfato de cálcio, mas logo reforçou o material com silício e zinco, o que duplicou a resistência do osso de laboratório. Mas como isso vai funcionar na prática? Quando a pessoa der entrada no hospital, o médico providenciará uma tomografia da área lesionada, criará um arquivo com o molde a ser impresso e, em seguida, imprimirá um osso provisório. Quando ele for colocado junto com o osso natural, a tendência é que o artificial funcione como uma prótese, o que ajuda o osso original a se recuperar. “O osso biológico tende a funcionar melhor em áreas do corpo humano que suportam pouca carga”, explica Bose. Quando o osso biológico se recuperar da lesão, o indivíduo não vai precisar mais voltar ao ortopedista para tirar o gesso. O osso artificial vai se dissolver sozinho, sem deixar vestígios ou provocar danos ao organismo.

Imprima remédios
“E se, em vez de objetos, imprimíssemos moléculas?” Essa é a pergunta que veio à mente do químico Lee Cronin, da Universidade de Glasgow, Escócia, durante conferência sobre o uso do 3D na arquitetura. Logo, ele bolou um jeito de aplicar a tecnologia na criação de remédios. Quando acordar de ressaca, planeja Cronin, em ver de ir à farmácia comprar um analgésico, basta imprimi-lo – em casa. Em pouco tempo, ele desenvolveu o chemputer, em que moléculas de carbono, hidrogênio e oxigênio fazem as vezes de tinta da impressora. Em 2012, ele começou com medicamentos relativamente simples, como o anti-inflamatório ibuprofeno, que ainda está em fase de testes. Bem-humorado, Cronin admite que o conceito de impressão 3D de remédios continua no estágio da ficção-científica, mas já vislumbra possibilidades humanitárias, como a impressão e distribuição de remédios em áreas de conflito militar ou em cidades ameaçadas por epidemias. Mas, e se, no futuro, mentes inescrupulosas resolverem fabricar drogas em casa? Para Cronin, criminosos não precisam de impressoras 3D para falsificar remédios e produzir drogas. “Se alguém quiser, já pode fazer drogas em sua casa usando produtos químicos”.

Imprima roupas
Em 2011, os vestidos 3D da holandesa Iris van Herpen figuraram entre as 50 melhores invenções da revista americana Time. Em vez de prancheta e tesoura, ela usou computador e impressora para criar roupas, sapatos e acessórios. Outra iniciativa vem do estúdio de moda americano Continuum Fashion. Ele vende peças como o biquíni N12, feito de náilon e sem um único ponto de costura – característica dessa possível nova moda 3D, já que a tecnologia permite a impressão por inteiro da peça. Já a linha de sapatos Strvct, da mesma loja, é impressa em borracha texturizada, com revestimento de couro. “Designers de moda gostam de náilon porque é leve e barato. Mas materiais como vidro, acrílico e cerâmica já estão sendo usados”, diz a estilista da Continuum, Jenna Fizel. A ideia é que, pela internet, o cliente possa escolher cor, tamanho e modelo que pretende levar para casa.

Imprima tecidos do corpo
Bioimpressão. Esse é o nome dado à técnica de impressão 3D que reproduz partes do corpo, como veias, cartilagens e pele. Graças a ela, será possível, em alguns anos, imprimir tubos que serão usados como artérias em cirurgias de ponte de safena, cartilagens fabricadas sob encomenda para recompor articulações de um joelho lesionado ou enxertos de pele para recuperar vítimas de queimaduras. “A impressão 3D já provou seu valor ao recriar uma variedade de tecidos anatomicamente idênticos aos naturais”, diz Michael Renard, vice-presidente da Organovo, empresa responsável pela criação da primeira bioimpressora 3D, em 2010. “Em pouco tempo, esses tecidos vivos funcionais poderão fazer a diferença no estudo de patologias ainda pouco conhecidas e, principalmente, na avaliação da eficácia e segurança de drogas ainda em fase de testes”, prevê. A tendência é que a bioimpressão decrete o fim da utilização de ratos, coelhos e outros bichos na pesquisa clínica.

Imprima vacinas
“Tudo o que eu previ aconteceu”. A frase é do geneticista americano Craig Venter. Considerado o pai do projeto Genoma, ele sequenciou o código genético humano e comandou o experimento que criou, pela primeira vez, uma célula viva e sintética, em 2010. Vida de laboratório. Agora, ele prevê a criação de uma impressora capaz de produzir vacinas. Já imaginou? Em época de campanha de vacinação, você acessa o site do Ministério da Saúde, faz login e baixa uma vacina para gripe, pólio ou hepatite B. Na teoria, tudo parece fácil e revolucionário. Mas, na prática, o método precisa ser seguro e eficaz. Caso contrário, um equívoco qualquer pode causar estragos bem maiores do que um HD danificado. “Será necessária uma legislação limitando a utilização deste tipo de equipamento para determinados usos. Cabe até aos fabricantes impor limites via software ou hardware”, diz Rodrigo Krug, diretor da fabricante de impressoras 3D Cliever.

Fases:
Antes de fabricar um objeto, é preciso ter um modelo digital. Você pode desenhar o objeto em três dimensões, com um progra-ma que divide o desenho em milhares de camadas de até 0,1 mm cada. Em vez de tinta, a impressora usa materiais como plás-tico, borracha ou resina, e é abastecida por carretéis da parte exterior da máquina.

O bico extrusor, então, aplica uma fina camada da matéria-prima derretida sobre uma plataforma no interior da impressora. Ela logo endurece e forma a base do objeto. A plataforma, móvel, se move para baixo. O cartucho, então, aplica uma nova camada sobre a primeira e assim sucessivamente.

O processo de sobreposição de camadas se repete até o objeto ficar pronto. A impressão 3D pode levar de poucos minutos a algumas horas, de acordo com o tamanho e a complexidade do produto. Depois de impresso, o objeto passa por uma fase de polimento, que inclui remoção da base e retirada de rebarbas.

Dimensão máxima dos objetos
Altura – 15 cm
Largura – 20 cm
Profundidade – 20 cm