Reiniciar pesquisa
A cranioplastia, procedimento de ampla importância para a reconstrução craniana pós-craniectomia descompressiva, enfrenta desafios de personalização, eficiência e acessibilidade. No Brasil, entre 2011 e 2021, houve cerca de 16.106 casos de cranioplastia, de acordo com dados extraídos do DATA SUS, ressaltando a necessidade de uma solução aprimorada para atender amplo volume de casos. Diante disso, profissionais formados no CTI Renato Archer, um centro de tecnologia brasileiro especializado em soluções de impressão 3D, iniciaram o desenvolvimento de um software capaz de realizar uma primeira estimativa de próteses com base diretamente de imagens de tomografia computadorizada (arquivo de formato DICOM). Esse software oferecerá uma alternativa confiável ao processo tradicional de modelagem 3D de próteses cranianas e moldes para impressão 3D. Ao aprender com casos reais resultantes da assistência a mais de 180 casos em atendimento ao SUS e utilizando algoritmos de aprendizado de máquina, esta solução proporciona personalização precisa e elimina os desafios de produção, como custos elevados e prazos longos. A visão futura é comercializar o software e/ou manufaturar por impressão 3D kits com moldes e próteses modelados por Inteligência Artificial, ampliando a acessibilidade, agilidade e, consequentemente, trazendo competitividade para a empresa. Esse projeto busca auxiliar os médicos na cranioplastia, melhorando resultados clínicos, reduzindo custos, tornando a recuperação dos pacientes mais eficiente e qualidade de vida satisfatória. (AU)
O presente projeto visa aprimorar a tecnologia assistiva de órtese para membro superior e membro inferior utilizando alta tecnologia de processamento, assim como validar a utilização dessa solução em escala. Atualmente a confecção de órtese utilizando termoplástico é totalmente realizada de forma artesanal sendo morosa e custosa financeiramente. Com as validações propostas nesse projeto, pretende-se chegar a um modelo de negócio em que os profissionais especializados consigam obter, com valor competitivo, órteses estáticas planas em até 10min por corte à laser e órteses articuladas complexas (peças com mais de 3,2mm de espessura) em até 24h por impressão 3D. Todas as órteses propostas poderão ser moldadas diretamente no paciente sendo possível um ajuste fino respeitando os processos anatômicos e melhorando o processo de recuperação. Além disso, também é proposto nesse projeto a confecção de órteses "padrão" de membro inferior para crianças e bebês com a possibilidade de moldagem diretamente no paciente reduzindo a quantidade de atendimentos e a espera de semanas ou meses para a realização do atendimento no SUS de entrega da órtese para um atendimento de algumas horas para recebimento do dispositivo. Para tanto, será necessário o desenvolvimento de geometrias parametrizadas das órteses de membro superior e membros inferiores. A partir dessas parametrizações será possível gerar geometrias personalizadas de forma rápida que poderão ser utilizadas para o corte à laser de placas com tempo de processo de aproximadamente 5min ou impressão 3D utilizando grânulos (o tempo de processo varia de acordo com a complexidade e tamanho da órtese). Os processos descritos precisam ser validados integralmente em três etapas (TRL 7 - clínica, 8 - clínicas e 9 - hospital) para verificar sua robustez. O material utilizado na confecção das órteses será da série bHealed da empresa Manish que possui classes com baixa, média, alta e super alta resistência mecânica todos com possibilidade moldagem na pele do paciente. O presente projeto visa desenvolver uma forma inovadora de aplicação da tecnologia assistiva de órteses com maior velocidade e baixo custo. Dessa forma, poderá aumentar sua utilização, visto que apesar da necessidade da população desse tipo de tecnologia, os custos e demora na confecção são atualmente transtornos inerentes do processo. (AU)
A compreensão do efeito das características microestruturais de implantes de titânio, obtidos pela técnica de manufatura aditiva (MA), em diferentes angulações e pós processamentos, no potencial osteogênico e no perfil microbiano, norteará a obtenção de dispositivos de precisão e individualizados para aplicações específicas. Com os avanços ocorridos na engenharia de superfícies de titânio e técnicas de MA médico/odontológicas, chegou o momento de integrar as diversas áreas do conhecimento através da multi, inter e transdisciplinaridade, para compreender em nível atômico, molecular e estrutural os efeitos gerados pelo processo de MA. Enquanto estudos atuais, em sua maioria, são pautados no desenvolvimento de diferentes tratamentos de superfície, a ousadia desse projeto reside em empregar tecnologias para determinação de quais os parâmetros da microestrutura do titânio, gerados pelo processo de sinterização a laser, são capazes de favorecer a biologia óssea e prevenir a contaminação microbiana. Diante disso, o objetivo deste estudo será correlacionar as características microestruturais de amostras Ti6Al4V, obtidas pela técnica de MA por fusão seletiva a laser (SLM), com o potencial osteogênico e perfil microbiano. A superfície SLM será analisada sob o formato de discos e caracterizada por técnicas de tunelamento quântico por microscopia de varredura em túnel (STM), microscopia de força atômica (AFM), microscopia confocal a laser 3D, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de fotoelétrons por raios X (XPS), espectroscopia por energia dispersiva de raios X (EDS), difração de raios X (DRX), difração de elétrons retro-espalhados (EBSD), molhabilidade e energia livre de superfície. O potencial osteogênico será avaliado por meio de análises de proliferação, adesão e morfologia celular, atividade da fosfatase alcalina, expressão de genes osteogênicos por PCR em tempo real e mineralização da matriz extracelular. A quantificação, diversidade e abundância relativa dos microrganismos será determinada por meio de sequenciamento do gene 16S rRNA-based PCR, além de análises de adesão microbiana. Os resultados obtidos serão submetidos a testes paramétricos ou não, a depender da distribuição dos dados (±=0,05). (AU)
Biocerâmicas porosas denominadas de scaffolds vem sendo estudadas para a substituição e reparação óssea, com propriedades que atendam a funcionalidade e integração entre o biomaterial e o sistema biológico. Biocerâmicas de Al2O3 e Al2O3/ZrO2 são reconhecidas como biomateriais devido suas propriedades mecânicas melhoradas, alta estabilidade química e biocompatibilidade, quando comparada a outros materiais. No entanto, devido à natureza bioinerte da Al2O3 e ZrO2, recobrimentos superficiais são utilizados para melhorar a interação desse biomaterial com o tecido hospedeiro quando implantado, além de poder liberar íons que estimulem respostas celulares a nível molecular, através de mecanismos ainda não totalmente compreendidos. Nesse sentido, o objetivo principal desse projeto é a obtenção de scaffolds de Al2O3 e de nanocompósitos de Al2O3/ZrO2 que possam apresentar características físico-químicas e morfológicas que, quando implantados nas lesões ou regiões do defeito ósseo, estimulem a osteogênese e levem à formação de estruturas semelhantes aos elementos da matriz extracelular, facilitando a implantação, expansão e integração do tecido ósseo. Para alcançar o objetivo principal, esse projeto foi dividido em três subprojetos. O subprojeto 1 item por objetivo a obtenção de scaffolds de Al2O3 e de Al2O3 contendo 5% em volume de inclusões nanométricas de zircônia (Al2O3/ZrO2) obtido pelas técnicas de gelcasting e impressão 3D, recobertos com fosfatos de cálcio enriquecidos com íons Sr2+ e gentamicina. O subprojeto 2 tem por objetivo recobrir os scaffolds de Al2O3 e Al2O3/ZrO2 com filmes poliméricos carreadores da proteína morfogenética óssea 2 (BMP-2). O subprojeto 3 tem por objetivo a incorporação de células-tronco mesenquimais (CTM) nos scaffolds obtidos pelos subprojetos 01 e 02, e a análise funcional in vitro e in vivo. Com isso, espera-se obter scaffolds de Al2O3 e de nanocompósitos de Al2O3/ZrO2 biocompatíveis, bioativos e biofuncionais, com potencial utilização na engenharia de tecidual e em terapias de regeneração ósseas nas medicinas veterinária e humana, possibilitando rapidez no tratamento de regiões lesionadas. (AU)
Esta proposta de trabalho será realizada em estreita cooperação entre a Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), o Departamento de Física de Materiais da Faculdade de Matemática e Física da Charles University (CUNI) e o Departamento de Métodos Ultrassônicos do Instituto de Termomecânica da Academia Tcheca de Ciências. A articulação humana (como a articulação do quadril) são estruturas complexas que operam sob condições críticas. A substituição total da articulação de quadril é a solução definitiva quando a articulação natural não pode operar adequadamente e é considerada uma grande conquista na cirurgia ortopédica. No entanto, o material de implante apropriado também é um grande desafio para os cientistas de materiais. Com foco na haste de uma prótese total de quadril, o material do implante deve atender a vários requisitos, a saber: alta resistência mecânica, módulo de elasticidade adequado, alta resistência à fadiga e boa resposta biológica. As ligas de titânio aparentam ser a solução definitiva a esse respeito. No entanto, nem todos os requisitos podem ser obtidos ao mesmo tempo. O principal objetivo deste projeto é empregar a fusão seletiva a laser para a fabricação de componentes com gradientes funcionais por meio da variação da composição química. Este objetivo será alcançado por meio da realização das seguintes tarefas: (a) Produção de novas ligas homogêneas do sistema Ti-Nb-Fe-Sn; (b) Produção de novas ligas com gradientes de composição baseadas em Ti-(20-30)Nb-(1-3)Fe-(0-8)Sn (% em peso) e (c) Desenvolvimento de metodologia para obtenção de componentes com geometria complexa e com gradientes de composição por fusão seletiva a laser. (AU)
A impressão 3D e sua crescente popularização vem revolucionando diversas áreas, incluindo a Química. Empregando esta técnica de fabricação aditiva, dispositivos para diversas aplicações analíticas podem ser construídos em uma única etapa com maior versatilidade e rapidez, quando comparado às técnicas convencionais de fabricação. Neste projeto serão desenvolvidos e aplicados dispositivos para eletroextração em membrana (EME) com membrana porosa e eletrodos integrados, fabricados com impressão 3D multimaterial. Nesta fabricação, será empregada uma impressora 3D com tecnologia DLP (Digital Light Processing), desenvolvida no próprio grupo de pesquisa, capaz de imprimir diferentes materiais em uma única etapa de impressão. Para alcançar estes objetivos será necessário desenvolver formulações de resinas polimerizáveis e otimizar parâmetros de impressão, que possibilitem a impressão de materiais porosos (membrana) e condutores elétricos (eletrodos). A porosidade, espessura e composição química das membranas porosas impressas serão otimizadas de maneira a possibilitar a imobilização adequada de membranas líquida (solventes imiscíveis em água) para EME ou até mesmo eliminar a necessidade de uso destes solventes. Uma vez otimizadas a fabricação e o design dos dispositivos EME, estes serão utilizados para extração e preconcentração de diversos compostos de relevância ambiental e de segurança alimentar, os quais serão quantificados por eletroforese capilar. (AU)
As doenças coronárias agudas e crônicas são as principais causas de morte no mundo, exigindo novas estratégias avançadas de cuidados de saúde para mitigar este risco, incluindo o desenvolvimento de materiais e abordagens inter/trans-disciplinares para tratar a oclusão ou estenose das artérias coronárias. Assim, o principal objectivo deste projeto é o desenvolvimento de novos biomateriais poliméricos para aplicações no campo da medicina regenerativa cardiovascular, incluindo a) hidrogéis responsivos capazes de sofrer gelificação in situ e promover a liberação dual de proteínas e óxido nítrico como agentes terapêuticos após aplicação tópica, e b) poliésteres e hidrogéis liberadores de óxido nítrico fotocuráveis e bioresorrobiáveis para a impressão 3D de stents intracoronários poliméricos e próteses vasculares. A metodologia incluirá a síntese e caracterização dos materiais poliméricos responsivos e a avaliação da sua eficácia e ações benéficas em modelos in vitro, in vivo e ex-vivo. A experiência consolidada da equipe de investigação, que combina conhecimentos em química, ciência dos materiais, engenharia biomédica e medicina, será crucial para alcançar este objetivo. Prevemos que a abordagem inter/trans-disciplinar proposta e os novos biomateriais a serem desenvolvidos, trarão avanços significativos no campo em rápida expansão das aplicações cardiovasculares regenerativas, quer para atenuar as lesões devidas ao enfarte do miocárdio (IM), quer para regenerar os danos teciduais no coração após o IM. (AU)
Utilizada em diversas situações clínicas para facilitar o reparo de defeitos ósseos e periodontais, a regeneração tecidual guiada (RTG) utiliza membranas poliméricas biocompatíveis com a finalidade de impedir a migração dos tecidos conjuntivo e epitelial para a ferida, permitindo que células do ligamento periodontal repovoem a superfície radicular e regenerem o aparato de inserção do dente. Para agregar novas propriedades as membranas, outros biomateriais, como o biovidro, podem ser adicionadas a essas matrizes poliméricas. Entre os materiais utilizados para fabricação de membranas, o polímero polidioxanona (PDO) se destaca pela sua forma de degradação e biocompatibilidade. O biovidro a base de silicato se destaca devido à sua excelente bioatividade, podendo ainda ser modificado com uma variedade de íons terapêuticos. Nesse contexto, o presente projeto de pesquisa consiste na fabricação e caracterização de membranas de PDO/Biovidro visando aplicações na área odontológica. Modificações na composição do biovidro derivado do 58S serão realizadas por meio da incorporação de pequenas quantidades (5-10% em massa) de alguns íons terapêuticos (prata e zinco), com o objetivo de promover uma melhora nas características biológicas do material. Os pós de biovidro obtidos pela técnica sol-gel serão caracterizados quanto suas propriedades físicas, químicas e estruturais. As membranas serão preparadas por impressão 3D e caracterizadas quanto suas propriedades física, mecânica e biológica (ensaios in vitro de atividade antimicrobiana). Desta forma, espera-se obter membranas bioativas e reabsorvíveis de PDO contendo biovidro modificado com íons terapêuticos visando aplicações na regeneração periodontal. (AU)
De acordo com a OMS (Organização Mundial de Saúde), a dor nas costas está entre as dez principais doenças com os maiores índices em 2019. Estima-se que 30 a 40% desses casos são atribuídos à degeneração dos discos intervertebrais (DIV). Atualmente, não há tratamentos satisfatórios para a degeneração dos DIV, se os analgésicos e a fisioterapia não conseguirem controlar a dor, os discos são removidos e substituídos por próteses, ou os segmentos vertebrais são fundidos usando espaçadores de metal/polímero. Embora estas opções cirúrgicas sejam eficazes para aliviar a dor dos pacientes, nem sempre são bem sucedidas e os materiais de metal/polímero permanecerão como materiais estranhos no corpo. O objetivo desta proposta é propor uma solução inovadora para a fusão espinhal utilizando um espaçador cerâmico poroso com impressão 3D (BioFusion) que é osteoindutor, pode liberar agentes para combater a inflamação local e pode ser ajustado para otimizar sua resistência, reabsorção e propriedades de liberação para o paciente. O implante recém-criado será testado in vitro e eventualmente será levado para um modelo animal in vivo para nos aproximar mais um passo em direção ao uso clínico. Desta forma, demonstraremos a prova de conceito para um novo tratamento da degeneração DIV e ajudaremos a melhorar a qualidade de vida de milhões de pessoas que sofrem de dor nas costas. (AU)