Os pesquisadores fizeram orelhas com a ajuda de uma impressora 3D.

Impressão 3D é uma inovação interessante em tecnologia e tem muitas aplicações úteis. Um uso fascinantes e potencialmente muito importante das impressoras 3D é a criação de materiais que podem ser utilizados em medicina.

Estes materiais incluem os dispositivos médicos, partes artificiais do corpo, células, tecidos e estruturas vivas do corpo. No futuro, órgãos inteiros poderão ser criados por impressoras 3D.

Impressoras 3D têm a capacidade de imprimir objetos sólidos tridimensionais, com base em um modelo digital armazenado na memória de um computador. Meios de impressão mais comuns incluem plásticos e metais, mas tem muitos outros meios de impressão disponíveis, incluindo as células vivas.

A impressora constrói objetos depositando repetidas camadas, utilizando o meio em que é conhecido como um processo de "aditivo". As camadas se juntam para fazer um objeto completo.

A capacidade das impressoras 3D para produzir materiais que sejam compatíveis com o corpo humano está progredindo rapidamente. Muitos pesquisadores estão estudando a impressão 3D e investigando maneiras de melhorá-la.

Um dos principais objetivos é o de ser capaz de substituir as estruturas do corpo danificadas com itens impressos. Embora muitos dos usos médicos das impressoras são experimentais, testes recentes em animais e humanos têm mostrado resultados muito positivos. Impressão em 3D tem o potencial tentador para transformar o tratamento médico.

Criando engrenagens com uma impressora 3D

Video: Criando Engrenagens em impressora 3D

Um pequeno vídeo mostrando uma impressora 3D criando um pequeno conjunto de engrenagens.

Como funciona uma impressora 3D?

O primeiro passo na criação de um objeto 3D por uma impressora é a concepção do objeto. Isso é feito em um programa de CAD (Computer Aided Design).

Uma vez que o desenho está acabado, uma outra instrução de programa inicia a produção do objeto em uma série de camadas. Este segundo programa é as vezes conhecido como um programa de corte ou software fatiador, uma vez que converte o código CAD em sua totalidade para código do objeto de uma série de fatias ou camadas horizontais. Os objetos podem ser compostos por centenas ou mesmo milhares de camadas.

A impressora 3D cria o objeto depositando camadas de material de acordo com as instruções do programa "fatiador", começando na parte de baixo do objeto de trabalho e vai subindo. Sucessivas camadas são fundidas em conjunto.

Filamentos de plástico é comumente utilizado como um meio para a impressão em 3D, especialmente em impressoras orientadas para o consumidor. A impressora derrete o filamento e, em seguida, faz a extrusão de plástico quente através de um bocal. O injetor move-se em todas as direções enquanto libera o plástico líquido afim de criar um objeto.

O movimento do injetor e a quantidade de plástico que é extrudido são controlados pelo programa "fatiador". O plástico quente solidifica quase imediatamente depois de ser lançado a partir do bocal.

Algumas impressoras liberam um líquido que será rapidamente solidificado por um laser ultravioleta. Outras impressoras liberam um pó que se transforma rapidamente num sólido para ser fundidos com o calor ou por ser misturado com um agente de ligação. Algumas impressoras 3D ainda utilizam alimentos líquidos como um meio de impressão!

O espetáculo de impressão 3D em Londres 2012

Video: Espetaculo de impressão 3D de Londres 2012

Veja algumas das maravilhas de impressão 3D que foram apresentadas durante o Printshow 3D de Londres em 2012.

Estrutura da Orelha

A orelha é constituída por mais do que a parte visível.

Criando uma orelha artificial

Video: Impressora 3D ajuda cientistas a criar orelha artificial

Um pequeno video mostrando uma impressora 3D, criando ainda em fase experimental uma orelha.

Fazer uma orelha por impressão 3D

Em fevereiro de 2013, cientistas da Universidade de Cornell nos EUA anunciaram que tinham sido capazes de fazer uma orelha pela impressão 3d. A orelha criada foi somente a aba lateral externa ou parte visível do ouvido, o que também é chamado de aurícula ou pavilhão auricular. O resto do ouvido está localizado no crânio.

A função da orelha é coletar as ondas sonoras e enviá-los ao canal auditivo, no ouvido médio e, finalmente, para o ouvido interno. O ouvido interno converte a energia sonora em uma mensagem elétrica que é enviada para o cérebro, o qual em seguida, cria a sensação de som.

Segue os passos seguidos pelos cientistas da Cornell de como uma orelha foi criada.

  • Um modelo de uma orelha foi criado em um programa CAD. Os pesquisadores utilizaram fotografias de orelhas reais como base para este modelo.
  • O modelo da orelha foi impressa por uma impressora 3D, usando um plástico para criar um molde com a forma da orelha.
  • Um hidrogel contendo uma proteína chamada colágeno foi colocado dentro do molde, um hidrogel é um gel que contém água.
  • Os condrócitos (células que produzem cartilagem) foram obtidas a partir de uma orelha de vaca e adicionado ao colágeno.
  • A orelha de colágeno foi colocada numa solução de nutrientes em laboratório. Enquanto a orelha estava na solução, alguns dos condrócitos substituiram o colágeno.
  • A orelha foi implantado nas costas de um rato sob a sua pele.
  • Após três meses, o colágeno na orelha tinha sido completamente substituído por cartilagem, e a orelha tinha mantido a sua forma e distinção das células de rato circundantes a orelha implantada.

Neste experimento a orelha de colágeno atuou como um suporte para os condrócitos. Na engenharia de tecido, um suporte é uma superfície com uma forma específica sobre a qual as células crescem. Celulas também podem criar suportes e crescer dentro deles. Um suporte muitas vezes tem propriedades especiais que apóiam o crescimento celular.

Recentemente, os pesquisadores de Cornell descobriram uma forma de imprimir o suporte de colágeno necessário para fazer uma orelha, eliminando a necessidade de um molde de plástico.

Benefícios das orelhas impressas

Costela de cartilagem (mostrado em vermelho) parecida com o que é utilizado para fazer uma orelha substituta.

Orelhas feitas com a ajuda de impressoras 3D poderiam ser úteis para as pessoas que perderam as suas próprias orelhas, devido a lesão ou doença. Elas também podem ajudar as pessoas que nasceram sem orelhas ou teriam orelhas que não se desenvolveram corretamente.

As atuais substituições de orelhas têm sido feitas a partir de cartilagem de costela do paciente. A obtenção da cartilagem é uma experiência desagradável para o paciente e pode danificar a costela. Além disso, a orelha resultante pode não parecer muito natural. As orelhas são também feitas a partir de um material artificial, mas o resultado pode não ser completamente satisfatório. Orelhas impressas têm o potencial de se parecer mais com orelhas naturais e trabalhar de forma mais eficiente.

Substituição de órgãos

A substituição de órgãos danificados com órgãos feitos a partir de impressoras 3D seria uma revolução maravilhosa na medicina. No momento não há órgãos suficientes doados disponíveis para todos os que deles necessitam.

O plano é fazer a partir das células do corpo do paciente, afim de imprimir um órgão que ele precisa. Este processo deve evitar a rejeição do órgão. As células seriam as células tronco, células não especializadas que são capazes de produzir outros tipos de células em determinadas condições. A biologia das células tronco é outra área interessante na pesquisa médica. Um conhecimento de células tronco é essencial, afim de criar órgãos impressos.

Órgãos inteiros ainda não podem ser feitos por impressão 3D, mas as seções de órgãos podem. Muitas estruturas diferentes foram produzidas, incluindo trechos de músculo cardíaco, correções na pele, segmentos dos vasos sanguíneos e cartilagens do joelho.

Um tipo especial de impressora 3D conhecido como bio-impressora é usada para transformar o tecido vivo. Em geral, um hidrogel é impresso a partir de uma cabeça de impressão de modo a formar um molde. Minúsculas gotículas de líquido, cada uma contendo milhares de células são impressas para o molde de uma outra cabeça de impressão. As gotículas se aderem e as células tornam-se ligadas umas as outras. Quando a estrutura desejada foi formada, o hidrogel é removido. Ele pode ser retirado ou pode ser lavado, se for solúvel em água. Podem também ser utilizados suportes de hidrogel biodegradáveis.

O vídeo abaixo descreve a bio-impressão em situações que podem ser utilizadas no futuro. As previsões podem parecer ficção científica, mas como sabemos a partir da experiências, ficção científica, muitas vezes, tornam-se um fato científico!

Video: Bio-impressão de orgãos e carnes

Uma introdução a bio-impressão 3D para a medicina regenerativa e aplicações de consumo

Bio-impressão no Futuro - A Realidade Possível

Video: Bio-impressão no Futuro

Bio-impressão utiliza um processo de impressão 3D para criar tecido humano sintético. Um dia, poderá ser utilizado para imprimir órgãos humanos substitutos.

Impressão de uma mandíbula

Ossos do crânio humano

Uma mandíbula ou maxilar inferior artificial, foi criado por uma impressora 3D.

Em fevereiro de 2012, cientistas holandeses relataram que haviam criado uma mandíbula artificial com uma impressora 3D e implantou-a no rosto de uma mulher de 83 anos de idade. A mandíbula foi feita a partir de camadas do metal titânio em pó fundido pelo calor e estava coberta por uma camada de biocerâmica, materiais biocerâmicos são compatíveis com o tecido humano.

A mulher recebeu a mandíbula artificial, porque ela tinha uma infecção óssea crônica em sua própria mandíbula. Os médicos sentiram que a cirurgia de reconstrução facial tradicional era muito arriscado para a mulher por causa de sua idade.

A mandíbula tinha articulações de modo que pudesse ser movimentada, bem como cavidades para fixação muscular e as ranhuras para os vasos sanguíneos e os nervos. A mulher era capaz de dizer algumas palavras logo que ela acordou da anestesia. No dia seguinte, ela foi capaz de engolir. Ela foi para casa depois de quatro dias. Dentes falsos foram implantados na mandíbula em uma data posterior.

Outros usos de impressoras 3D na Medicina

Impressoras 3D têm sido usadas para fazer aparelhos de cuidados da saúde, como próteses, aparelhos auditivos e implantes dentários. Em março de 2013, uma empresa chamada Oxford Performance Materials relatou que havia substituído 75% do crânio de um homem com um crânio de polímero impresso em 3D.

O objetivo de alguns cientistas com o uso da impressão 3D na medicina é a pesquisa da criação de tecidos em laboratório para implantes. Esta pesquisa pode levar a mais avanços médicos.

Pesquisa de impressão de orgãos

Video: Palestra sobre impressão 3D

O cirurgião Anthony Atala demonstra um experimento em estágio inicial que poderá algum dia resolver o problema de doação de órgãos, uma impressora 3D que usa células vivas para produzir um rim transplantável.

O futuro da impressão 3D

Há muitos problemas ainda a serem resolvidos antes da impressão de órgãos humanos tornar-se uma realidade. Um órgão é uma estrutura complexa que contém diversos tipos de células e tecidos. Imprimir um órgão inteiro, anatômica e funcionalmente completo é um desafio. Alguns cientistas acham que vamos primeiro desenvolver estruturas mais simples implantáveis que podem executar as funções mais simples de um órgão, em vez de todas as suas funções.

Os pesquisadores sugeriram que as orelhas impressas poderiam estar prontas para ser usadas em três anos e órgãos impressos em dez anos ou mais. O ritmo da pesquisa, no entanto é cada vez maior. O futuro da impressão 3D em relação a medicina deve ser muito interessante!

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