Como funciona e quais os usos da impressora 3D na medicina?

Um processo comum de inovação na área de saúde é o que podemos chamar de intercâmbio de conhecimento. Foi exatamente isso que aconteceu com a aplicação da impressora 3D na medicina.

Quando implementada pela primeira vez, nos anos 1980, a tecnologia de impressão 3D tinha o objetivo melhorar os processos de fabricação da indústria automobilística e assim atender às novas exigências do mercado.

Na época, a utilização das impressões tridimensionais em larga escala foi um grande desafio. No entanto, sua evolução aconteceu de forma consideravelmente rápida até que notou-se seu potencial para a área da saúde.

Hoje, as pesquisas em torno do tema da impressora 3D na medicina são volumosas e já apresentam resultados impressionantes.

Neste texto, você vai descobrir:

• Como funciona a impressora 3D;
• Quais são os seus usos na medicina;
• Se a impressão de órgãos em 3D será o futuro dos transplantes;
• Quais os benefícios da impressora 3D na medicina.

Continue a leitura e surpreenda-se com o potencial dessa tecnologia para o setor de saúde!

Como funciona a impressora 3D?

O princípio básico da impressora 3D é a adição de materiais que se sobrepõem em camadas até atingir a forma de um modelo digital previamente desenhado. 

Este modelo é construído com a ajuda de um software específico da máquina de impressão que possibilita que os protótipos sejam impressos com uma precisão centesimal. O que significa um nível de detalhamento e acabamento das superfícies.

O processo de impressão 3D pode ser dividido em três etapas:

Primeira etapa

A primeira etapa consiste na criação de um modelo tridimensional do produto por meio de um software conhecido como Computer-Aided Design (CAD).

Ou seja, nesta fase os desenvolvedores definem a forma geométrica da peça. Em seguida, este arquivo é transferido para o software da impressora que “fatia” o modelo conforme as especificações da máquina.

Além disso, são feitas as possíveis correções do modelo para a construção apropriada do protótipo.

Segunda etapa

Na segunda etapa, são definidas as trajetórias do injetor de matéria que é o mecanismo análogo ao jato de tinta ou laser de uma impressora comum.

O deslocamento do injetor pode ocorrer nos eixos X e Y ou apenas no X, dependendo das características do modelo.

Terceira etapa

Por fim, a impressora 3D é acionada e a peça é construída conforme as determinações das etapas anteriores.

Como ela funciona na medicina?

O funcionamento da impressora 3D na medicina acontece da mesma forma que explicamos acima para a impressão de objetos em materiais sintéticos, como próteses, modelos anatômicos, equipamentos, etc.

Contudo, existe uma área dessa tecnologia específica da medicina: o bioprinting ou bioimpressão. Neste caso, em vez de materiais sintéticos, utiliza-se material biológico que pode ser colhido do próprio paciente.

No próximo tópico, você vai entender com mais profundidade as aplicações dessa tecnologia na medicina. Confira!

Quais são os usos da impressora 3D na medicina?

A utilização da impressão 3D na medicina é recente, mas já possui uma série de casos emblemáticos que revelam o seu potencial para o setor. 

Esses usos incluem tanto a aplicação clínica da tecnologia, quanto o estudo e treinamento médico. Acompanhe a seguir quais são eles:

Órteses e próteses personalizadas

A precisão das impressoras 3D permite a criação de órteses e próteses personalizadas para cada paciente. 

Dessa forma, os equipamentos de imobilização em caso de fratura, por exemplo, possibilitam uma alternativa muito mais confortável para os pacientes, atendendo melhor às necessidades de seu dia a dia.

Reparação de crânio

Um exemplo deste uso da impressão 3D na medicina aconteceu na China em 2015 quando uma equipe médica utilizou a tecnologia para salvar a vida de uma menina de três anos que sofria de hidrocefalia.

Os médicos utilizaram uma impressora 3D para criar um crânio artificial. Foram impressas três peças de titânio que foram usadas para suprir toda a calota craniana que estava edemaciada pelo acúmulo de líquido.  

Impressão de pele

A técnica para impressão de pele é conhecida como bioimpressão baseada em gotas (drop-based bioprinting ou inkjet bioprinting). 

Ou seja, para criar o tecido a impressora deposita gotículas minúsculas de biotinta em um substrato conhecido como bio-paper que é feito de fibrina.

A biotinta é composta por um agregado de células humanas, por soluções de pré-polímeros (chamado de hidrogel) ou ainda pela mistura dos dois. Depois de sua incubação no bio-paper as células se proliferam e ficam unidas pela proteína.

Substituição de tecidos cardíacos

A técnica mais promissora de engenharia de tecidos na cardiologia é a bioimpressão por extrusão, pois permite a fabricação de tecidos organizados de um tamanho consistente para a aplicação clínica.

O método consiste em produzir um traço contínuo de filamentos de biotinta. O mecanismo é parecido com um tubo de pasta de dente quando espremido.

Assim, o hidrogel é colocado em uma espécie de seringa, cujo êmbolo mecânico controla o fluxo do material a fim de garantir a sua padronização.

Reprodução de cartilagens e ossos

Também já é possível reproduzir cartilagens e ossos por meio de impressoras 3D, tanto para estudo como para aplicação clínica. 

No primeiro caso, temos o exemplo dos laboratórios de anatomia da Universidade de Macquarie e da Universidade Ocidental de Sydney que conseguiram imprimir elementos frágeis e raros que até então não estavam disponíveis para estudo.

Já no segundo, a aplicação clínica pode acontecer em pacientes jovens com defeitos osteocondrais devido a lesão ou osteocondrite dissecante. Neste caso, a bioimpressão é capaz de produzir cartilagens em que os condrócitos e as células estaminais se mantém viáveis e metabolicamente ativas.

Treinamento de equipes médicas

Já mencionamos a utilização da impressão 3D para a educação, porém vale reforçar este ponto a partir de um caso particular.

Em 2018, a equipe médica do Hospital das Clínicas de Ribeirão Preto (SP) liderada pelo neurocirurgião Hélio Rubens Machado foi bem sucedida na operação que separou as irmãs siamesas Maria Ysabelle e Maria Ysadora, de 2 anos, que estavam unidas pelo crânio.

O sucesso da operação foi atribuído em grande parte à impressão 3D que permitiu o treinamento da equipe em um molde tridimensional do crânio das irmãs siamesas.

A reprodução foi produzida a partir de imagens de ressonância magnética e tomografia computadorizada. O modelo possuía propriedades físicas e morfológicas equivalentes aos tecidos biológicos.

Dessa forma, foi possível que a equipe simulasse todas as etapas da operação, o que reduziu os riscos no momento do corte e reestruturação dos crânios das irmãs.

Produção de medicamentos

Outra aplicação da impressão 3D na área da saúde é a produção de medicamentos com formulações completamente novas. Por exemplo, comprimidos com diversos ingredientes ativos.

Este recurso apresenta um potencial para tratar pacientes com múltiplas doenças crônicas. Neste sentido, os medicamentos podem ser personalizados com doses precisas para tratar todas elas com apenas uma pílula. 

Impressão de órgãos em 3D será o futuro dos transplantes?

O transplante de órgãos criados por impressoras 3D ainda não é uma realidade, mas existem evidências de que estamos cada vez mais próximos disso.

Isso porque, em 2019, um grupo de cientistas israelenses da Universidade de Tel-Aviv conseguiram produzir um coração vivo em miniatura a partir de tecido humano.

De acordo com os cientistas, o coração, que possui aproximadamente três centímetros, ainda é muito básico. Ele palpita, mas ainda não tem a capacidade de bombear o sangue.

O processo de criação do órgão envolveu a retirada de tecido adiposo de um paciente, a remoção de células e separação do colágeno e outros materiais biológicos.

Em seguida, as células foram reprogramadas para que se tornassem células-mãe. Por fim, os cientistas as diferenciam para torná-las células cardíacas e células de vasos sanguíneos.

Esta experiência lançou as bases para que no futuro seja possível imprimir órgãos complexos em tamanhos naturais e totalmente funcionais.

Os cientistas estimam que em 10 ou 15 anos, os hospitais já comecem a ter impressoras capazes de produzir estes órgãos para transplante. 

A importância deste feito se reflete na possível resolução do problema da falta de doadores, assim como o da rejeição dos pacientes receptores, uma vez que os órgãos seriam compostos a partir de material biológico dos próprios pacientes.

Quais os benefícios da impressora 3D na medicina?

Ao longo deste texto, já foi possível antecipar a grande quantidade de benefícios que a impressora 3D representa para a medicina. Contudo, gostaríamos de ressaltar as principais delas:

Reproduz estruturas para facilitar diagnósticos

A impressão de estruturas tridimensionais é especialmente vantajosa enquanto um recurso de apoio diagnóstico.

Ainda que os exames de imagem estejam cada vez mais avançados, o fato do médico ter uma precisa representação tridimensional de estruturas afetadas por doenças possibilita a elaboração de diagnósticos melhores. 

Favorece tratamentos

Assim como o diagnóstico, os tratamentos também se beneficiam com o uso da tecnologia. Um exemplo disso, é o caso do neurocirurgião Dr. Joel Teixeira do Hospital das Clínicas e do Hospital Alemão Oswaldo Cruz.

O médico utiliza a impressão 3D para criar protótipos de colunas com base em tomografias computadorizadas dos seus pacientes. 

Dessa forma, ele consegue investigar os grupos de dor de coluna, o que possibilita um tratamento personalizado às demandas individuais de seus pacientes.

Aumenta as chances de sucesso de cirurgias complexas

Com a impressão 3D, as equipes médicas podem planejar cirurgias complexas com um nível altíssimo de detalhamento.

Como consequência, as chances de que essas cirurgias sejam bem sucedidas aumentam exponencialmente.

Afinal, os cirurgiões podem praticar a operação em um modelo que representa quase exatamente o que eles irão encontrar no procedimento real, como no caso da separação das gêmeas siamesas que apresentamos anteriormente.

Neste texto, você conferiu como a impressora 3D já é um recurso importante para o setor da Saúde, assim como podemos esperar resultados ainda mais relevantes para o futuro da medicina.

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Perguntas frequentes:

Quais os benefícios da impressora 3D na medicina?

Os benefícios incluem a reprodução de estruturas biológicas muito similares às do paciente para facilitar diagnósticos, favorecer os tratamentos e aumentar as chances de sucesso de cirurgias complexas.

Quais os usos da impressora 3D na medicina?

Produção de órteses e próteses personalizadas que aumentam o conforto dos pacientes, reparação de crânio, impressão de pele, reprodução de cartilagens e ossos, treinamento de equipes médicas e produção de medicamentos.

Como funciona a impressora 3D?

Funciona por meio de um processo mecânico de adição de materiais que se sobrepõem em camadas até atingir a forma de um modelo digital previamente desenhado.