jorge vicente lopes da silva – cti/mct

Jorge Vicente Lopes da Silva – CTI/MCT

I Workshop INCT Biofabricação

Campinas 24 de abril de 2009

Demandas e habilitadores da biofabricação de tecidos para cirurgias

reconstrutivas

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)

Divisão de Tecnologias TridimensionaisDT3D/CTI

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

(Fab@home);• RDP - Desenvolvimento de produtos

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 2005-2006 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.

Realidade

• Propriedades dos biomateriais ainda estão aquém de materiais biológicos;

• Em 2006, nos EUA, 29.000 pacientes foram transplantados e 100.000 continuavam na lista de espera;

• Metade dos gastos médicos nos EUA são atribuídos à perda de tecidos ou falha de órgãos;

• 150.000 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

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.

Engenharia Tecidual - Timeline

Publicado por Alexis Carrel (médico) e Lindbergh

(aviador) o The Culture of Organs

1938 1950

Estudos com células tronco.

Transplantes de medula em cães expostos a altas

doses de radiação (forma

de medicina regenerativa)

Dr. Christiaan Barnard realiza o primeiro

transplante de coração

1967

Contribuições determinantes dos

quatro irmãos Vacanti.

Irmãos Vacanti publicam na Plastic and

Reconstructive Surgery

1997

polímeros biodegradáveis sintéticos, semeada com células cartilaginosas de

bovinos

20021988

Dr. Skalak define

“Engenharia Tecidual”

posteriormente aceito por

relatório do ITRI e NSF

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”.

Relatório sobre Engenharia Tecidual dp International Technology

Research Institute – ITRI

-Workshop

National Science Foundation - NSF

Habilitadores da Engenharia Tecidual

Adaptado de Khang et al. 2006 - A manual for biomaterials/scaffold fabrication Technology

Células

(osteoblastos, células tronco, condroblastos

etc.)

Scaffolds (biomateriais estruturados)

(HPA,PGA, PLGA, PCL, PHB, etc.)

Sinalizadores moleculares (controlar adesão,

proliferação, migração, diferenciação)

(fatores de crescimento, proteínas morfogenética – ex.

BMP, etc.)

Engenharia Tecidual

(Tempo + Ambiente apropriado – reator)

Regeneração tecido/órgão

Tridimensionalização

por meio de

processos aditivos

Realidade BrasileiraCirurgias reconstrutivas

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.

Plataformas para estruturação 3D de biomateriais

Colonização por células

Plataforma Experimental para

deposição de biomateriais

PHB

Infra-estrutura

Implantes, Scaffolds e Engenharia Tecidual

The Production of tailored Implant and Scaffold via RP Processes

Adapted from Silva 2005 (SBPMAT)


X

Intersecção CTI / INCT Biofabriocação

The Production of tailored Implant and Scaffold via RP Processes

Adapted from Silva 2005 (SBPMAT)

CTI

INCT Biofabricação

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.

Obrigado pela Atenção!

[email protected]

19-3746-6142

jorge vicente lopes da silva – cti/mct

Documents