Jorge Vicente Lopes da Silva – CTI/MCT I Workshop INCT Biofabricação

Apresentação em tema: "Jorge Vicente Lopes da Silva – CTI/MCT I Workshop INCT Biofabricação"— Transcrição da apresentação:

1 Demandas e habilitadores da biofabricação de tecidos para cirurgias reconstrutivas
Jorge Vicente Lopes da Silva – CTI/MCT I Workshop INCT Biofabricação Campinas 24 de abril de 2009 1

2 Divisão de Tecnologias Tridimensionais DT3D/CTI
Missão Pesquisar, desenvolver, utilizar e difundir tecnologias tridimensionais, física e virtual, com foco na inovação e aplicações multidisciplinares, sempre com o viés das demandas da sociedade Parcerias Empresas (ProIND) Hospitais (ProMED) Universidades (ProEXP) 2

3 Linhas de P&D PR/PM - Prototipagem e manufatura rápida (MR) para indústria e saúde; Pesquisa e aplicações multidisciplinares da PR e MR; PIM - Processamento de imagens médicas; Mod/BioCAD - Modelagem CAD e BioCAD (protocolos); Engenharia reversa de estruturas anatômicas; Análise de Bioengenharia (FEM); ET/Biofab - Engenharia Tecidual e Biofabricação; Pesquisa de biomateriais para PR; Plataformas experimentais para pesquisa em PR RDP - Desenvolvimento de produtos 3 3

4 Realidade Brasileira Grande extensão territorial e um SUS gigantesco
A idade média da população continua a aumentar; No Brasil a expectativa de vida aumentou, entre 1980 e 2003, em 8,8% (IBGE). Em 2006 era de 72,3 anos; Entre a expectativa de vida no País aumentou 5 meses (IBGE)‏ Em 2004, os gastos do SUS com ortopedia totalizaram cerca de R$ 60 milhões (CGEE/MCT)‏ Traumas de várias origens; Anomalias congênitas; Doenças de todos os tipos; Falha de órgãos é uma realidade; Doação de órgãos é insuficiente (além das questões éticas) no mundo; Possibilidade de se criar substitutos biológicos (órgão/tecidos) é uma questão estratégica. 4 4

5 Realidade Propriedades dos biomateriais ainda estão aquém de materiais biológicos; Em 2006, nos EUA, pacientes foram transplantados e continuavam na lista de espera; Metade dos gastos médicos nos EUA são atribuídos à perda de tecidos ou falha de órgãos; próteses totais de quadril nos EUA normalmente sofrem manutenção (média de 15 anos); Utilização de combinações de células-tronco, biomateriais, fatores de crescimento e terapia genética para a geração de tecidos ou terapias (ações em andamento na ET). Karp e Langer. Development and therapeutic applications of advanced biomaterials. Current Opinion in Biotechnology 2007, 18:454–459 5

6 Engenharia Tecidual - Retrospectiva
Observações que inquietaram pesquisadores: Regeneração completa de alguns membros em seres vivos (lagartixa, estrela do mar etc.); Capacidade de órgãos humanos de regenerarem parcialmente (fígado); A diferenciação celular da fecundação ao nascimento; Engenharia Tecidual como a convergência de diversas áreas do conhecimento humano focada na aplicação clínica; Imprescindível a união da biologia, engenharias, ciências dos materiais e várias especialidades biológicas, médicas ou não, para dar respostas que só serão satisfatórias a longo prazo; Um caminho para, entender, mimetizar e aumentar a capacidade regenerativa dos tecidos e órgãos humanos, promovendo a cura de tecidos ou a substituição de órgãos; Enorme evolução das engenharias como suporte em inúmeras aplicações relacionadas com a ciência da vida. 6 6

7 Engenharia Tecidual - Timeline
Contribuições determinantes dos quatro irmãos Vacanti. Relatório sobre Engenharia Tecidual dp International Technology Research Institute – ITRI - Workshop National Science Foundation - NSF Estudos com células tronco. Transplantes de medula em cães expostos a altas doses de radiação (forma de medicina regenerativa) Dr. Skalak define “Engenharia Tecidual” posteriormente aceito por relatório do ITRI e NSF Publicado por Alexis Carrel (médico) e Lindbergh (aviador) o The Culture of Organs Dr. Christiaan Barnard realiza o primeiro transplante de coração Irmãos Vacanti publicam na Plastic and Reconstructive Surgery 1938 1950 1967 1988 1997 2002 Definição de Engenharia Tecidual (NSF) “A aplicação dos princípios e métodos de engenharia e ciências da vida na direção do entendimento fundamental das relações estrutura-função em tecidos normais e patológicos de mamíferos e o desenvolvimento de substitutos biológicos para restaurar, manter ou incrementar a função do tecido”. polímeros biodegradáveis sintéticos, semeada com células cartilaginosas de bovinos 7 7

8 (Tempo + Ambiente apropriado – reator)‏ Regeneração tecido/órgão
Habilitadores da Engenharia Tecidual Scaffolds (biomateriais estruturados)‏ (HPA,PGA, PLGA, PCL, PHB, etc.)‏ Células (osteoblastos, células tronco, condroblastos etc.)‏ Engenharia Tecidual (Tempo + Ambiente apropriado – reator)‏ Regeneração tecido/órgão Tridimensionalização por meio de processos aditivos Sinalizadores moleculares (controlar adesão, proliferação, migração, diferenciação)‏ (fatores de crescimento, proteínas morfogenética – ex. BMP, etc.)‏ Adaptado de Khang et al A manual for biomaterials/scaffold fabrication Technology 8

9 Cirurgias reconstrutivas
Realidade Brasileira Cirurgias reconstrutivas 9 9

10 Cirurgias reconstrutivas avançadas
Esperado: Maior previsibilidade e estabilidade de resultados Baseadas em: Técnicas de obtenção e tratamento de imagens médicas 3D; Modelagem 3D física (PR, se necessário); Projeto e análise da estrutura anatômica (BioCAD); Escolha adequada do biomaterial; Moldagem 3D do biomaterial (MR); Tratamento superficial; Técnica cirúrgica. 10

11 Plataformas para estruturação 3D de biomateriais
Plataforma Experimental para deposição de biomateriais PHB Colonização por células 11

12 Infra-estrutura 12

13 Implantes, Scaffolds e Engenharia Tecidual
The Production of tailored Implant and Scaffold via RP Processes Adapted from Silva 2005 (SBPMAT)‏ 13

14 Implantes, Scaffolds e Engenharia Tecidual
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15 Implantes, Scaffolds e Engenharia Tecidual
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16 Implantes, Scaffolds e Engenharia Tecidual
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17 Implantes, Scaffolds e Engenharia Tecidual
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18 Implantes, Scaffolds e Engenharia Tecidual
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19 Implantes, Scaffolds e Engenharia Tecidual
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20 Implantes, Scaffolds e Engenharia Tecidual
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21 Intersecção CTI / INCT Biofabriocação
INCT Biofabricação The Production of tailored Implant and Scaffold via RP Processes Adapted from Silva 2005 (SBPMAT)‏ 21

22 INCT Biofabricação Primeira ação estratégica em rede no país com tais objetivos; A pesquisa em Engenharia Tecidual necessita de ações menos segmentada por grupo ou área de pesquisa e mais multidisciplinares; Apesar da evolução fantástica da ciência, os biomateriais ainda estão aquém, se comparados com o organismos e não raramente falham; A engenharia tecidual pode ser um passo para essa evolução; Porém, a Engenharia Tecidual é apenas um campo promissor, mesmo após quase 3 décadas; A fabricação aditiva pode ser uma resposta elegante na integração e solução para a Engenharia Tecidual; Seria oportuno o incentivo à participação de outros pesquisadores. 22

23 Obrigado pela Atenção! 23