Impressão de órgãos

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COLÉGIO E FACULDADE MERCÚRIO
TURMA 3211
 
 
CAMILA CORDEIRO GOMES
SAMIRA SLEYMAN DA SILVA
IMPRESSÃO DE ÓRGÃOS
Rio de Janeiro
2016 
CAMILA CORDEIRO GOMES
SAMIRA SLEYMAN DA SILVA 
IMPRESSÃO DE ÓRGÃOS 
Relatório científico referente a disciplina de biologia do colégio e faculdade Mercúrio orientado pela professora Ana Paula Russo.
Rio de Janeiro
2016
RESUMO
Este trabalho apresenta informações referentes a impressão de órgãos em forma de relatório científico de acordo com a associação brasileiras de normas técnicas. O objetivo do trabalho é disponibilizar o conteúdo referente a impressão de órgãos de forma explicativa e coesa elaborado com os procedimentos de pesquisa de textos e consideração de vídeos como experimento para demontrar o desenvolvimento da técnica em si e informar mais detalhadamente sobre o assunto. Outro objetivo é citar dados científicos em prol da confirmação da veracidade das informações para que possa se obter um conhecimento abrangente no tema.
SUMÁRIO
1.INTRODUÇÃO..........................................................................................5
2.DEFINIÇÃO DE IMPRESSÃO DE ÓRGÃOS.........................................6
2.1 DEFINIÇÃO DE BIOIMPRESSÃO.......................................................6
2.2 COMO É REALIZADO O PROCESSO DE IMPRESSÃO DE ÓRGÃOS.......................................................................................................72.3 TÉCNICA NO BRASIL................................................................................7
2.4 A IMPORTÂNCIA DA IMPRESSÃO DE ÓRGÃOS.........................................8
2.5 EXEMPLOS DE USOS DA IMPRESSORA 3D...............................................9
3.PARTE EXPERIMENTAL......................................................................11
3.1OBJETIVO GERAL DO VÍDEO 1........................................................11
3.1.1 OBJETIVO ESPECÌFICO DO VÌDEO 1...........................................12
3.2 METODOLOGIA..................................................................................12
3.3 RESULTADO OBTIDO........................................................................12 
4.OBJETIVO GERAL DO VÌDEO 2...........................................................12
4.1 OBJETIVO ESPECÍFICO DO VÍDEO 2..............................................12
4.2 METODOLOGIA DO VÌDEO 2...........................................................13
4.3 RESULTADO OBTIDO DO VÍDEO 2 ................................................13
5.CONCLUSÃO GERAL DO RELATÓRIO..............................................14
6.ANEXO....................................................................................................15
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................16
1.INTRODUÇÃO 
No relatório científico apresentado a seguir abordaremos os tópicos referentes ao tema impressão de órgãos de forma clara e coesa em prol de informar e demostrar como essa técnica ocorre e que inovações científicas ela traz para o cenário mundial da aplicação da ciência, transcorrer sobre os dados pesquisados de forma simplificada e explicativa com intuito de expor como a técnica é produzida, suas etapas e sua importância e apresentar vídeos como experimentação para demosntrar como seu desenvolvimento ocorre e se obter uma explicação mais justa e correlacionada com tema abordado. 
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 2.DEFINIÇÃO DE IMPRESSÃO DE ÓRGÃOS
Como já sabemos, é de grande importância a doação de órgãos para aqueles que vivem à beira da esperança e boa vontade alheia. A novidade surpreendente é que, com ajuda da tecnologia e da ciência, estamos um passo mais perto da impressão 3D de órgãos para transplante.Um time de pesquisadores internacionais, junto com cientistas brasileiros, reportaram recentemente a impressão de uma rede de capilares sanguíneos em laboratório utilizando uma impressora 3D. 
A iniciativa é um passo gigantesco em direção à impressão de tecidos e órgãos para transplante em laboratório, como fígado, ossos e coração. O pesquisador brasileiro da Universidade de Sydney, na Austrália, Dr. Luiz Bertassoni, que também é um dos líderes da pesquisa desenvolvida juntamente com cientistas das Universidades de Harvard, MIT e Stanford, afirma que, apesar de este tipo de tecnologia estar mais próximo da realidade, ainda nos restam alguns anos para que isso seja, de fato, aplicado aos seres humanos.
A impressão de órgãos é uma aplicação biomédica da impressora 3D (também conhecida como manufatura aditiva), que permitirá, automaticamente, sob o controle de um computador, a reconstrução de tecidos e órgãos humanos. Para isso é necessário uma forte integração interdisciplinar envolvendo a Engenharia e a Biologia, além de outras áreas do conhecimento.
 O órgão ou tecido deverá ser estruturado a partir de elementos construtores básicos que funcionam como blocos de montar, chamados de esferoides teciduais, capazes de fundirem-se uns aos outros. Esses elementos, obtidos de células do próprio paciente, serão armazenados por uma bioimpressora 3D que fabricará o órgão ou tecido, camada-a-camada, seguindo um conjunto de instruções da bioimpressora, com detalhes complexos da estrutura a ser construída
2.1 DEFINIÇÃO DE BIOIMPRESSÃO
 Bioimpressão é uma linha de pesquisa recente que vem apresentando importantes desenvolvimentos mundialmente. A expectativa, segundo a consultoria americana Gartner 2011, é que a Bioimpressào ainda leve, no mínimo, 10 anos para atingir seu maior grau de maturidade. 
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Diversas universidades e centros de pesquisa, principalmente nos Estados Unidos e Europa, vêm perseguindo a fabricação de rins, fígados, bexigas e vasos sanguíneos. 
A bioimpressão de um órgão humano começa pelo projeto (blueprint) do órgão que se pretende fabricar. O blueprint é originado da associação de software de projetos (design) com aqueles de tratamento de imagens, como o InVesalius, desenvolvido no CTI.
2.2COMO É REALIZADO O PROCESSO DE IMPRESSÃO DE ÓRGÃOS
Através da rápida técnica chamada de bioprinting, o sistema circulatório facilita o suprimento de nutrientes e oxigênio adequado para órgãos e tecidos complexos feitos em laboratório, possibilitando assim a melhor sobrevivência, diferenciação e proliferação celular do que previamente possível. O molde 3D é então coberto com um material à base de proteínas e rico em células, que é solidificado à base de luz. 
Essas fibras são depois removidas, deixando para trás uma rede de pequenos canais cobertos por células endoteliais derivadas de vasos sanguíneos humanos. Em menos de uma semana, essas células se auto-organizam para formar uma rede estabilizada de capilares sanguíneos.
Fabricar esta rede de pequenas fibras, que ao serem interconectadas servem como molde para os capilares sanguíneos feitos artificialmente, foi avaliada como uma superação tecnológica no desafio da impressão 3D. Com isso, os resultados geram grande otimismo no campo da medicina regenerativa e substituição de órgãos. 
2.3 TÉCNICA NO BRASIL 
Em palestra durante o evento “Inside 3D Printing”, que aconteceu em São Paulo, reforçou que o futuro da impressão tridimensional será colocar estruturas em pessoas que possam substituir e se transformar em tecidos e órgãos. Ele cita como exemplo o caso da boate Kiss, em Santa Maria (RS), que pegou fogo no início de 2013. 
Faltou pele para os sobreviventes, o Brasil teve que importar para que eles pudessem viver. O ideal seria ter uma fábrica de órgãos.
O conceitode uma fábrica de órgãos pode se tornar real se houver avanços nas pesquisas de materiais capazes de substituir os tecidos humanos. 7
 Mas, de acordo com Silva, os desafios são enormes. “Pesquisadores afirmam que será possível imprimir um órgão funcional em 10, 15 anos, mas isso é ilusão. 
Somente para regulamentar isso vai levar muito tempo, porque eu posso colocar um coração em uma pessoa, e ela morrer no dia seguinte por algum problema. Qualquer previsão que eu falar vai estar errada”.
No Brasil, as pesquisas em bioimpressão de órgãos ainda são muito incipientes. Do ponto de vista tecnológico, seria possível imprimir um órgão, mas falta conseguir conectar a tecnologia com a biologia, segundo o coordenador.
Ele também destacou os avanços do CTI em impressão tridimensional na área médica no Brasil. A divisão 3D do instituto utiliza principalmente a criação de protótipos que podem ser testados em pacientes antes de uma cirurgia. Algumas das utilizações são próteses para reconstrução facial, cranioplastia em pacientes em idade de crescimento e próteses de mandíbula.
O CTI é um instituto do Ministério de Ciência e Tecnologia, localizado em Campinas (SP). De acordo com o coordenador, o centro trabalha com 120 hospitais públicos do País, e lida com 500 casos por ano que utilizam a impressão 3D, a maioria de lesões por acidentes, má formação e relacionados a tumores. Silva ainda afirma que o Ministério da Saúde, parceiro desse projeto piloto, tem interesse em colocar a tecnologia disponível em todos os hospitais públicos brasileiros.
2.4 A IMPORTÂNCIA DA IMPRESSÃO DE ÓRGÃOS
Os avanços científicos devem-se a duas combinações fundamentais: o conhecimento acumulado e a compreensão da biologia das células estaminais por um lado, e a compreensão dos seus processos de diferenciação em células específicas por outro.
 O primeiro órgão transplantado e especificamente diferenciado a partir de células estaminais do próprio paciente aconteceu em 2000 na University College of London, pela equipa do professor Martin Birchall. Mas os primeiros pequenos passos começaram muito antes.
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Imaginemos agora que seria possível imprimir órgãos a partir de impressoras 3D. Num passado recente esta ideia integraria uma cena de um filme de ficção científica. Hoje, faz parte do quotidiano. Existem já impressoras 3D modificadas, capazes de imprimir mini-órgãos. 
A última edição da secção Technology Quarterly da revista “The Economist” compara a técnica a uma máquina de gelados da qual não saem gelados de baunilha mas sim uma pasta de células vivas. 
Contudo, a importância para a biomedicina é inegável. Estes pequenos aglomerados de células em estrutura tridimensional, semelhantes a órgãos, são apenas utilizados em investigação e ensaios clínicos. A impressão de órgãos completos, viáveis para transplantar em doentes, pode ainda pertencer a um futuro distante mas não impossível.
É sem dúvida a harmonia entre as mais diversas áreas do conhecimento, a combinação entre as novas tecnologias e os conhecimentos fundamentais da biologia, que permitirá o progresso. Torna-se também imperativo reconhecer a importância do financiamento da chamada investigação básica por parte das instituições financiadoras, sendo a evolução no campo da biologia das células estaminais um exemplo claro dessa importância.
2.5 EXEMPLOS DE USOS DA IMPRESSORA 3D
Imprimir células tronco embrionárias humanas:
Células tronco, essas células mágicas, podem desenvolver-se nos mais diversos tipos de tecido do corpo, agora podem ser  impressas, pelo menos em laboratório. No dia 5 de fevereiro de 2013, no jornal Science, pesquisas da Universidade de Edinburgh descrevem uma impressora baseada em válvulas que faz células tronco embrionárias humanas VIVAS. Essas células podem ser usadas para criar tecidos para testes farmacológicos ou crescer órgãos para transplante.
Imprimir vasos sanguíneos e tecido cardíaco.
Imprimir alguns tecidos já é uma realidade. Gabor Forgacs da Universidade de Missouri na Columbia e colegas imprimiram vasos sanguíneos e lâminas de tecidos que “batem” como um coração de verdade. O trabalho foi publicado em março de 2008 no jornal Tissue Engineering. 9
Forgacs e colaboradores começaram uma companhia chamada Organovo para disponibilizar estes produtos para o mercado.Um grupo na German Fraunhofer Institute também criou vasos sanguíneos, imprimindo moléculas biológicas artificiais com tinta 3D e recortando-as com laser.
imprimir pele:
Nos últimos 25 anos, temos visto grandes avanços na engenharia tecidual de pele, que pode ser usada para substituir pele lesada por queimaduras, doenças de pele entre outras causas. Recentemente, cientistas tem adotado pele impressa em 3D em seu repertório. Lothar Koch e colegas, do Laser Center Hannover na Alemanha imprimiram a laser células epiteliais, como foi relatado em setembro de 2010 no jornal Tissue Engeneering (Engenharia de Tecidos, em português) parte C, métodos.
Imprimindo cartilagens e ossos:
O sistema esquelético também se tornou um alvo popular nas pesquisas de impressão 3D de células. Em 2011, o mesmo grupo da Alemanha que criou enxertos de células-tronco que poderiam ser diferenciadas em ossos e cartilagens. O trabalho foi publicado em janeiro de 2011 no jornal Tissue Engineering(Engenharia de Tecidos) parte C, métodos.
Estudar câncer com células impressas:
Imprimir células pode levar a melhores jeitos de estudar doenças em laboratório e desenvolver terapias. Por exemplo, um grupo de pesquisadores usou um sistema automatizado para imprimir células neoplásicas de ovário em um gel dentro de uma placa de Petri, onde as células podem crescer e ser estudadas. A proposta desta impressão possibilita aos cientistas estudar as células tumorais num ambiente mais sistemático (preciso) e usá-las para testar fármacos. O estudo, liderado pelo engenheiro biomédico Utkan Demirici, de Harvard University Medical School e Brigham and Women’s Hospital, foi publicado em fevereiro de 2011 no Biotechnology Journal.
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3.PARTE EXPERIMENTAL 
Foram selecionados dois vídeos como base experimental para o relatório científico. Os dois vídeos apressentam como a técnica de impressão de órgãos é elaborada, que avanços clínicos obtiveram e como se aplica a sua utilidade na medicina e na ciência como uma grande tecnologia desenvolvida para trazer inovações benéficas na população. 
3.1OBJETIVO GERAL DO VÍDEO 1
Vídeo 1 (“Impressoras que reproduzem órgãos e ossos em 3D”) :
O objetivo dessa bioimpressão demonstrada no vídeo é que a tecnologia 3D desenvolvida se torne uma nova ferramenta cirúrgica e reproduzir qualquer órgão do corpo para que os médicos já saibam do que vão encontrar no corpo do paciente e qual a melhor forma de curar, como por exemplo alguma peculiaridade óssea ou sanguínea que até mesmo antes por exames laboratoriais não tinham sido acusadas e futuramente poder ser uma técnica total de transplantes de órgãos. O vídeo mostra um exemplo de uma fratura no joelho que terá o objetivo de garantir e facilitar o processo cirúrgico desse paciente. 
3.1.1 OBJETIVO ESPECÌFICO DO VÌDEO 1
O objetivo específico do vídeo 1 é obter os órgãos de pacientes que necessitem de cirurgia e seja mais fácil e específico com essa reprodução em moldes para que os estudos acerca dos diagnósticos que não so exigem precisão, mais também exigem conhecimentos estruturais científicos.
3.2 METODOLOGIA 
O processo ocorre por meio de uma impressora de bioimpressão 3D com os seguintes materiais utilizados: plástico, gesso ou metal. Lentamente a impressora começaa elaborar camadas finas com espessura de um décimo de fio de cabelo levando até 5 horas para a fabricação. As radiografias e tomografias são escaneadas para o computdor servindo de molde e depois convertidas na própia peça de gesso. 11
3.3 RESULTADO OBTIDO 
Foi escaneado para o computador o molde de ossos de pacientes, por meio de radiografias ou tomografias com algumas disfunções e depois de colocado os materiais após as horas necessárias foi obtido a peça fiel de um joelho fraturado, um pulmão com cãncer, o osso de um pé fraturado e um coração que acaba de sofrer um infarto mostrados no vídeo. O objetivo de fazer com que o processo cirúrgico se torne mais fácil e que os médicos tenham informaçoes mais detalhadas foi alcançado.
4.OBJETIVO GERAL DO VÌDEO 2
Vídeo 2 (“Impressora 3D: Molde para o corpo humano):
O objetivo geral deste experimento desenvolvido no vídeo é fazer moldes para o corpo humano e obter informações adicionais sobre o paciente e analisar de forma mais clara e objetiva a estrutura em observação. De forma que se tenha uma maior qualidade e possa se aprender com ela e até mesmo interferir na estrutura e depois transportar para o paciente com o intuito de se avançar cientificamente e tecnologicamente conhecendo cada vez mais e facilitando os processos cirúrgicos. E futuramente a possibilidade de imprimir e transplantar os órgãos aos pacientes.
4.1 OBJETIVO ESPECÍFICO DO VÍDEO 2
O objetivo específico do vídeo 2 é obter por meio de imagens do paciente e poder se reproduzir o que é importante na estrutura do paciente e poder não só estudar clinicamente os riscos e colocações da estutura analisada, mas como também poder alterar o que está inadequado e transportar ao paciente de forma mais apliicada e eficiente.
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4.2 METODOLOGIA DO VÌDEO 2
Foram utilizadas imagens do paciente, transformadas em modelo tridimensional no computador, depois selecionadas utilizando plástico e gesso com algumas horas de elaboração o que é importante para observar no paciente e a partir disso foi impresso a esturtura interessada no caso do vídeo um crânio. 
4.3 RESULTADO OBTIDO DO VÍDEO 2 
O resultado obtido do experimento considerado foi a elaboração de peças de estruturas escaneadas no computador para a modificação e conhecimento mais aprofundado das difunções acerca do paciente, de modo que seja concertado com uma maior qualidade não só na cirurgia, mas como no acompanhamento daquele fator. Os objetivos foram alcançados, pois ao longo do vídeo se desenvolve as peças das estruturas escaneadas e depois impressas.
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5.CONCLUSÃO GERAL DO RELATÓRIO
Foi concluido que a impressão de órgãos é uma aplicação biomédica da impressão 3D que permitirá, automaticamente, sob o controle de um computador, a reconstrução de de órgãos humanos futuramente, que já vem avançado com elaborações de impressão de pele, células tronco, vasos sanguíneos e tecidos cardíacos. E que esta técnica já influencia e poderá influenciar cada vez mais os ramos da ciência, tecnologia e biomedicina em um grande avanço positivo, pois se esta técnica se desenvolver ao ponto de transplante de órgãos irá facilitar e dar uma maior e conceituada qualidade de vida para cada paciente em que seja necessário utilizar esse método sendo um marco para o cenário científico mundial, pois o que hoje é um processo demorado como vários pacientes que aguardam anos em uma fila de espera enorme, poderá ser elaborado precisamente e rapidamente melhorando e fcilitando a vida de quem utilizar está técnica. Para que isso ocorra é necessário que os órgãos de saúde dos países ande junto com os investimentos da biomedicina e que o governo esteja regularizando e projetando de forma concisa os projetos e aplicações. Sabemos que a ciência evoluiu e cada vez mais evoluirá para a contribuição de uma sociedade com benefícios tecnológicos e a técnica de impressão de órgãos terá um papel fundamental e exepcional neste processo.
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6.ANEXO
Figura 1: Nariz feito por bioimpressão.
 Figura 2 : Molde de uma orelha na bioimpressão.
 
Figura 3: Equipamentos de bioimpressão. 15
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Sites:
http://www.canalciencia.ibict.br/pesquisa/0281_Impressao_3D_ 
http://pt.euronews.com/2014/09/04/imprimir-orgaos-humanos-em-3d/http://tecnologia.terra.com.br/no-brasil-impressao-3d-de-orgao-ainda-e-ficcao-cientifica,0df7924e36075410VgnVCM4000009bcceb0aRCRD.html
http://www.p3.publico.pt/actualidade/ciencia/11688/impressao-3d-de-orgaos-da-ficcao-realidade
http://academiamedica.com.br/7-usos-incriveis-para-impressoras-3d-na-medicina/
Endereço dos vídeos:
https://www.youtube.com/watch?v=g63PLOieIiA
https://www.youtube.com/watch?v=MHzaSrXJNa4
 
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