A impressão 3D é uma ciência com potencial significativo para inúmeros desenvolvimentos na medicina. Tudo isso é possível porque as impressoras são relativamente baratas e podem ser programadas com quase todas as variações de projetos.
Esta tecnologia faz parte de uma nova transformação digital que está acontecendo agora, neste exato momento. Já existe uma maneira totalmente nova de criar objetos físicos que são alimentados por uma computação mais poderosa do que nunca.
Saiba mais sobre a impressão 3D na medicina e materiais biocompatíveis!
Substituição de órgãos
As pessoas já utilizam a impressão 3D para criar mais do que simples objetos decorativos. Tanto que em 2014, pesquisadores médicos usaram essa tecnologia para substituir um osso essencial na espinha de um menino de 12 anos de idade.
Foi o primeiro uso de de uma vértebra impressa em 3D como um implante para uma cirurgia ortopédica no mundo. Criada para substituir uma vértebra tradicional, a peça foi criada com um ajuste preciso, o que diminui as chances de problemas futuros, é mais forte e ainda permite uma recuperação mais rápida.
Médicos imprimiram o implante usando pó de titânio, o material do qual a maioria dos implantes ortopédicos é feita porque é biocompatível, leve e forte.
O osso de substituição de titânio é preenchido com minúsculos poros que permitirão que o osso real cresça naturalmente através dele, fundindo-o ainda mais naturalmente como parte da coluna vertebral.
O que são materiais biocompatíveis
A maioria das impressoras 3D de consumo cria coisas a partir de filamentos de plástico, embora materiais diferentes possam ser usados por máquinas diferentes. Uma definição comum da biocompatibilidade é a sua qualidade de ser compatível com um tecido vivo ou um sistema vivo por não ser tóxico ou prejudicial e não causar rejeição.
Portanto, a biocompatibilidade é importante porque um dispositivo médico (ou componente materiais) não deve prejudicar uma pessoa. O teste de biomateriais é essencial porque a presença de compostos químicos e agentes extraíveis do processamento pode influenciar na sua biocompatibilidade.
Por exemplo, o próprio polímero usado em um dispositivo médico pode ser biocompatível. No entanto, a adição de um plastificante ou outro aditivo ao polímero pode causar uma reação tóxica e ser prejudicial à saúde.
Na maioria dos casos, métodos de processamento de materiais alternativos são necessários para trabalhar com materiais que não são facilmente impressos. É perfeitamente possível a criação de dispositivos médicos personalizados, desde próteses a implantes.
Isso torna o material biocompatível extremamente importante, porque um número limitado de materiais limita o que você pode criar, seja de uma perspectiva estrutural ou de propriedade de propriedades mecânicas.
Logo, quanto mais materiais biocompatíveis houver, mais será possível o uso disso para criar mais órgãos, peças e ter maneiras de salvar e ajudar pessoas.
Tinta biocompatível impressa em 3D
Cientistas acreditam que, no futuro, será possível, em vez de metal ou plástico, utilizar células vivas como a 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.
Isso já está acontecendo.
Uma nova plataforma de impressão 3D na medicina trabalha com materiais vivos. Foi isso que a equipe do Laboratório de Materiais Complexos fez: desenvolveu uma tinta de hidrogel biocompatível.
Tudo depende de quais espécies de bactérias os pesquisadores colocam na tinta. Este novo hidrogel cheio de bactérias chama-se Flink, uma abreviação de “tinta viva funcional”, em inglês.
O próprio hidrogel contém ácido hialurônico, moléculas de açúcar de cadeia longa e sílica pirogênica. Um meio de cultura que é à base de açúcar, é o que mantém essa bactéria viva.
Como as bactérias exigem pouco recurso, os pesquisadores supõem que elas podem sobreviver em estruturas impressas por um longo tempo.
Combinando certas concentrações de bactérias, certos objetos podem até ser impressos para ter especificações particulares ou propriedades funcionais desencadeadas pela bactéria.
A equipe também observou que as propriedades físicas do material impresso em 3D teriam uma consistência única.
Flink e este novo sistema podem fornecer grandes avanços tanto na bioquímica quanto na biomedicina. Isso permitiria que médicos e pesquisadores escolhessem uma espécie de bactéria para abordar e combater diretamente um problema em pacientes.
Impressão de órgãos e tecidos biocompatíveis
Estas “fábricas bioquímicas” impressas em 3D poderiam até mesmo ser usadas para criar órgãos como pele artificial.
Médicos pretendem querem usar a tinta biocompatível para tratar vítimas de queimaduras imprimindo adesivos de celulose. Isso porque a celulose impressa em 3D também pode ser usada para fazer biossensores ou envelopes de tecido.
Um dos maiores benefícios do material é que ele apresenta riscos baixos de rejeição, isso quer dizer que é altamente improvável que o corpo o rejeite, já que a bactéria é algo natural para o corpo.
A demanda por esses melhores e mais personalizados implantes só irá aumentar. E como os cientistas desenvolvem a capacidade de substituir melhor as partes do corpo lesadas ou danificadas, mais e mais vidas das pessoas serão transformadas.
A transformação do universo 3D na medicina
Hoje, as impressoras 3D podem não apenas lidar com materiais que vão do titânio à cartilagem humana, mas também produzem componentes totalmente funcionais, incluindo mecanismos complexos, baterias, transistores e LEDs”, segundo um relatório da McKinsey Quarterly.
Enquanto muitos desafios ainda existem, como custos e a variedade de materiais, restrições em torno da produção de alto volume, instituições estão investindo bilhões de dólares na tecnologia que muitos argumentam que poderia ajudar a impulsionar uma grande mudança positiva.
Nos casos em que os materiais podem ser impressos, a impressão 3D é particularmente vantajosa para dispositivos complexos personalizados e exclusivos, que não são econômicos em métodos convencionais de fabricação, como a moldagem por injeção, por exemplo.
Impressão 3D na medicina: acessibilidade
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 na medicina 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”, afirmou Francis Collins, diretor do instituto, no lançamento do site.
Em breve, já será possível substituir órgãos humanos por órgãos impressos com materiais biocompatíveis em 3D. Imagina só quanta coisa ainda vai mudar?
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