bioimpressão 3D

Será num futuro próximo, ou já hoje? Usar a impressão 3D na medicina parece uma ideia futurista. No entanto, a investigação médica contemporânea em manufatura aditiva já está a dar resultados. Hoje, nos laboratórios, já se trabalha com tecidos humanos criados por bioimpressão. Ou testa-se como regenerar a medula espinal utilizando estruturas impressas. Também já é possível trabalhar com implantes ortodônticos personalizados. Para já, são tecnologias que ainda estão em desenvolvimento no laboratório. Mas o investimento constante e a superação dos testes das autoridades de controle médico apontam para que, em breve, algumas destas técnicas estejam ao serviço dos pacientes.

Tea, Earl Grey, Hot.

Quando uma nova tecnologia começa a fazer sentir os seus efeitos na sociedade que nos rodeia, há uma forte tentação de fazer projeções lineares no futuro próximo. Mas se o futuro evoluísse linearmente, hoje conduziríamos automóveis alimentados por reatores nucleares e iríamos ao aeroporto apanhar foguetões intercidades. Um bom exemplo desta atitude acontece quando falamos de impressão 3D na medicina. A imagem que é invocada é a de máquinas maravilhosas, capazes de imprimir órgãos.

Quase como se, enfrentando a possibilidade de um transplante ou perdendo um membro do corpo nalgum acidente trágico, bastassem uns minutos numa impressora 3D para replicar uma parte do corpo. Os especialistas em impressão 3D apelidam esta visão de problema de Picard. Esta é uma referência à série Star Trek, onde as tripulações das naves espaciais tinham acesso a replicadores capazes de sintetizar qualquer tipo de matéria. O comandante Picard tinha uma propensão para pedir ao seu replicador pessoal para lhe materializar um chá earl grey, quente.

Curiosamente, este é um velho sonho da Ficção Científica, entre os replicadores de Star Trek e as impressoras de alimentos que Spider Robinson passava o tempo a tentar hackear para produzir psicotrópicos em Transmetropolitan. No entanto, a realidade não aponta para esses caminhos. Mas se dificilmente teremos máquinas miraculosas capazes de replicar órgãos, isso não significa que a impressão 3D não tenha um papel a desempenhar na medicina. A investigação avança, desenvolvendo aplicações e metodologias de bioimpressão 3D. A maior parte das soluções está ainda muito distante de chegar aos cuidados médicos. Para isso, terá de se desenvolver fiabilidade, e passar os rigorosos testes das autoridades médicas.

Regenerar a Medula Espinal com Ajuda de Estruturas Bioimpressas

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Implante impresso em 3D para regeneração de medula (Jacob Koffler, Wei Zhu/UC San Diego)

Ainda não está pronta para ser utilizada em humanos. No entanto, esta técnica promete ser um passo importante nas terapias de lesões à medula espinal. Utiliza estruturas bioimpressas em 3D que servem de andaime a células estaminais neurais, capazes de regenerar lesões e cortes na medula. O implante bioimpresso contém dezenas de canais com 200 micro-metros de largura. Estes servem para orientar as células estaminais e o crescimento dos axónios ao longo da espinha. O sistema foi, para já, testado em ratos. Os resultados apontam para uma recuperação dos animais com lesões na espinha, com o implante a guiar o desenvolvimento de novos tecidos na medula, ligando as extremidades cortadas. Não é um processo imediato, e a recuperação decorre ao longo de vários meses.

Esta investigação está a ser desenvolvida por uma equipa de investigadores da San Diego School of Medicine e Institute of Engineering in Medicine da Universidade da Califórnia. Na corrente fase da investigação, demonstraram a viabilidade destas micro-estruturas bioimpressas para regenerar lesões na medula espinal. O trabalho agora está no escalar da técnica para aplicação em humanos, e no desenvolvimento de estruturas deste tipo que incluam vascularização, para garantir a viabilidade do implante biompresso ao longo do tempo.

Tecido Renal Bioimpresso

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Bioimpressora 3D 3D bioprinter (Carlos Mota/Maastricht University)

A empresa Aspect Biosystems anunciou recentemente uma colaboração com a Universidade de Maastricht. Pretendem desenvolver tecido viável de rim para testes médicos. O objetivo a longo prazo é ambicioso: desenvolver a capacidade de bioimprimir em 3D rins, facilitando a via aos pacientes que requerem diálise e esperas longas por transplantes de disponibilidade reduzida. Esta empresa trabalha no desenvolvimento de tecidos vivos impressos em 3D. Para isso, criou uma impressora 3D de microfluídos. A sua plataforma tem cabeças de impressão que contém diferentes tipos de fluídos e tintas. Isto permite a sobreposição camada a camada de diferentes tipos de células, para imprimir bioestruturas em 3D.

A parceria está a ser desenvolvida com o Institute for Technology-Inspired Regenerative Medicine da universidade de Maastricht. Os investigadores deste laboratório são especializados no desenvolvimento de biotintas para impressão 3D. Já estão a desenvolver investigação no domínio da bioimpressão de tecido renal. Neste âmbito, combinam o seu conhecimento de materiais e científico com a tecnologia de bioimpressão 3D da Aspect Biosystems para aprofundar a capacidade de imprimir tecido para rins. No entanto, os investigadores estão ainda longe de criar um órgão impresso ou tecido para implantar num paciente. Estes são os primeiros passos num longo caminho com enorme potencial.

Proteses Dentárias à Medida do Paciente

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Modelo 3D ortodôntico (
Orchestrate Orthodontic Technologies)

Das diversas aplicações de impressão 3D em desenvolvimento na medicina, esta é, talvez, a mais próxima de chegar aos consultórios. A empresa californiana O3D recebeu autorização das autoridades de saúde norte-americanas para uso do Orchestrate 3D. Este sistema utiliza soluções de software e impressão 3D para otimizar tratamentos dentários. É aplicado, especificamente, na área de próteses e alinhamento dentário.

Este sistema permite planear o alinhamento dentário num processo de diferentes momentos. Em primeiro lugar, os dentes do paciente são digitalizados com scanners 3D. Após limpeza da malha poligonal resultante, o tratamento é planificado, passando em seguida à impressão dos modelos que servirão de base às próteses. O processo de alinhamento dentário requer a aplicação de diferentes aparelhos, que vão forçando os dentes a assumir a posição desejada. Utilizando esta técnica, não são usados aparelhos dentários tradicionais, mas sim moldes feitos à medida dos dentes do paciente. A digitalização e impressão 3D permitem adaptar e personalizar a terapêutica a cada caso.

Tecidos biompressos, a possibilidade de regenerar a medula espinhal e implantes ortodônticos personalizados. Estas são algumas das muitas formas em que a impressão 3D está a contribuir para mudar a medicina. Por enquanto, são tecnologias que ainda se ficam pelo laboratório. No entanto, a continuidade da investigação aponta para que, num futuro próximo, a bioimpressão 3D seja uma das tecnologias que nos ajudará a cuidar da saúde.

Aceite a nossa sugestão e leia o artigo Bioimpressão 3D: A Manufatura Aditiva na Medicina.

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Professor de TIC e coordenador PTE no AEVP onde dinamiza os projetos As TIC em 3D, LCD - Clube de Robótica; Fab@rts: o 3D nas Mãos da Educação, distinguido com prémio de mérito da Rede de Bibliotecas Escolares. Distinguido com o prémio Inclusão e Literacia Digital em 2016 (FCT/Rede TIC e Sociedade). Licenciado em ensino de Educação Visual e Tecnológica, Mestre em Informática Educacional pela Universidade Católica Portuguesa. Correntemente, frequenta pós-graduação em Programação e Robótica na Educação pelo Instituto de Educação da Universidade de Lisboa. Tutor online na Universidade Aberta. Formador especializado em introdução à modelação e impressão 3D em contextos educacionais na ANPRI (Associação Nacional de Professores de Informática) e CFAERC. Co-criador do projeto de robótica educativa open source de baixo custo Robot Anprino. Colaborador do fablab Lab Aberto, em Torres Vedras. O seu mais recente projeto é ser um dos coordenadores do concurso 3Digital, que estimula a utilização de tecnologias 3D com alunos do ensino básico e secundário.