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Microrrobôs 3D passeiam pelo corpo em nome da medicina
07/06/2017
Firma opera com equipamentos de impressão 3D que produzem estruturas 250 mais delgadas do que um fio de cabelo. Meta é criar robôs microscópicos para auxiliar processos dentro do organismo humano.
É quase impossível imaginar: uma espiral minúscula pega um único espermatozoide e o introduz de modo certeiro num óvulo. O que até agora só funciona na placa de Petri, em laboratório, pode, um dia, talvez ajudar mulheres a engravidarem, prediz o físico Oliver Schmidt, do Instituto Leibniz de Pesquisa de Estado Sólido e Materiais, de Dresden.
"Em alguns homens os espermatozoides não são mais móveis, mas continuam saudáveis. Gostaríamos de poder movimentá-los artificialmente, para que cheguem a seu destino final." Entretanto o caminho até lá ainda é longo, reconhece o pesquisador.
O maior obstáculo para o uso de tais microrrobôs no corpo são as técnicas de exame de imagem. "No laboratório, podemos fazer tudo com microscopia de alta resolução. Mas assim que entramos mais fundo nos tecidos, essa definição se perde", explica. Mesmo o tomógrafo computadorizado mais avançado não basta para garantir o direcionamento seguro de um robô tão minúsculo até seu destino. Além disso, é necessário acompanhá-lo em tempo real.
Processo fotoquímico
O microrrobô em forma de espiral foi produzido por numa impressora 3D da empresa alemã Nanoscribe, capaz de imprimir pontos individuais com um diâmetro de 200 nanômetros. Comparando: um fio de cabelo humano tem diâmetro de 50 mil nanômetros.
A impressão é feita com luz laser especial sobre uma resina fotossensível. "Lá onde o laser é focado mais fortemente, o material endurece", explica o físico Andreas Frölich. "Assim se pode desenhar em três dimensões, como se fosse com a ponta de uma caneta. Movendo esse ponto de laser através do material líquido, formam-se pontos duros nos lugares por onde se passa." Diversos pontos juntos formam uma estrutura de plástico polímero.
O procedimento se assemelha a um processo fotoquímico convencional, em que uma partícula de luz (fóton) também provoca polimerização numa resina fotossensível. Mas no caso da nanoimpressão 3D isso não é suficiente: é necessário sempre que dois fótons encontrem ao mesmo tempo uma molécula, para provocar algum resultado. Por isso o processo também é denominado polimerização de dois fótons.
Em circunstâncias normais, dois fótons praticamente nunca atuam simultaneamente. Para gerá-los, é necessário um laser de femtosegundo, que produz pulsos muito breves, altamente energéticos mas não excessivamente quentes, ao ponto de queimar ou dissolver a resina.
As estruturas são tão pequenas que o trabalho não é feito num recipiente cheio de líquido, mas num chip, em que se podem produzir centenas milhares de tais microrrobôs. "Em seguida, os revestimos com materiais magnéticos", explica Oliver Schmidt. "E depois, em outro processo, soltamos completamente os robôs, e eles vão parar num líquido."
Mesmo antes que os microrrobôs sejam capazes de fertilizar um óvulo, uma outra aplicação talvez já seja viável. Schmidt e sua equipe querem aproveitar a capacidade das células reprodutivas masculinas de penetrarem paredes celulares. "Pode-se encher espermatozoides com medicamentos quimioterápicos e eles transportariam a substância, por exemplo, para células cancerosas", sugere o físico.
O problema com as técnicas de exame de imagem deficientes talvez possa ser resolvido mais facilmente neste caso. Os pesquisadores não estariam controlando um único microrrobô, mas um grande exército deles, o que é mais fácil de se visualizar, mesmo com as opções existentes. Dessa forma, os médicos enviariam as drogas precisamente para onde são necessárias, e uma quimioterapia seria bem menos danosa para a saúde do paciente.
Mas a nanoimpressão 3D permite ainda outras aplicações, algumas das quais foram testadas com sucesso. Médicos italianos conseguiram digitalizar a intrincada superfície de um osso, reproduzindo-a fielmente com a impressora 3D. Em seguida, enriqueceram essa estrutura artificial com células ósseas vivas, as quais "foram muito mais bem aceitas do que seria de se esperar de uma superfície lisa", relata Andreas Frölich, da Nanoscribe.
Também os pesquisadores do Instituto Karlsruhe de Tecnologia fizeram imprimir estruturas para que as células "se sintam confortáveis" e se instalem nelas, fazendo-as crer que estão em seu ambiente natural. E as microimpressoras são igualmente utilizadas na produção de instrumentos para cirurgias minimamente invasivas.
"Temos clientes que imprimem sistemas de lentes para endoscópios avançados ou minigarras montadas em fios metálicos", diz o Frölich. "Assim é possível observar o local da operação no corpo, e ao mesmo tempo, por exemplo, remover um entupimento da veia com uma garra disposta ao lado." Essa tecnologia ainda não chegou aos hospitais, mas já está sendo testada.
É quase impossível imaginar: uma espiral minúscula pega um único espermatozoide e o introduz de modo certeiro num óvulo. O que até agora só funciona na placa de Petri, em laboratório, pode, um dia, talvez ajudar mulheres a engravidarem, prediz o físico Oliver Schmidt, do Instituto Leibniz de Pesquisa de Estado Sólido e Materiais, de Dresden.
"Em alguns homens os espermatozoides não são mais móveis, mas continuam saudáveis. Gostaríamos de poder movimentá-los artificialmente, para que cheguem a seu destino final." Entretanto o caminho até lá ainda é longo, reconhece o pesquisador.
O maior obstáculo para o uso de tais microrrobôs no corpo são as técnicas de exame de imagem. "No laboratório, podemos fazer tudo com microscopia de alta resolução. Mas assim que entramos mais fundo nos tecidos, essa definição se perde", explica. Mesmo o tomógrafo computadorizado mais avançado não basta para garantir o direcionamento seguro de um robô tão minúsculo até seu destino. Além disso, é necessário acompanhá-lo em tempo real.
Processo fotoquímico
O microrrobô em forma de espiral foi produzido por numa impressora 3D da empresa alemã Nanoscribe, capaz de imprimir pontos individuais com um diâmetro de 200 nanômetros. Comparando: um fio de cabelo humano tem diâmetro de 50 mil nanômetros.
A impressão é feita com luz laser especial sobre uma resina fotossensível. "Lá onde o laser é focado mais fortemente, o material endurece", explica o físico Andreas Frölich. "Assim se pode desenhar em três dimensões, como se fosse com a ponta de uma caneta. Movendo esse ponto de laser através do material líquido, formam-se pontos duros nos lugares por onde se passa." Diversos pontos juntos formam uma estrutura de plástico polímero.
O procedimento se assemelha a um processo fotoquímico convencional, em que uma partícula de luz (fóton) também provoca polimerização numa resina fotossensível. Mas no caso da nanoimpressão 3D isso não é suficiente: é necessário sempre que dois fótons encontrem ao mesmo tempo uma molécula, para provocar algum resultado. Por isso o processo também é denominado polimerização de dois fótons.
Em circunstâncias normais, dois fótons praticamente nunca atuam simultaneamente. Para gerá-los, é necessário um laser de femtosegundo, que produz pulsos muito breves, altamente energéticos mas não excessivamente quentes, ao ponto de queimar ou dissolver a resina.
As estruturas são tão pequenas que o trabalho não é feito num recipiente cheio de líquido, mas num chip, em que se podem produzir centenas milhares de tais microrrobôs. "Em seguida, os revestimos com materiais magnéticos", explica Oliver Schmidt. "E depois, em outro processo, soltamos completamente os robôs, e eles vão parar num líquido."
Mesmo antes que os microrrobôs sejam capazes de fertilizar um óvulo, uma outra aplicação talvez já seja viável. Schmidt e sua equipe querem aproveitar a capacidade das células reprodutivas masculinas de penetrarem paredes celulares. "Pode-se encher espermatozoides com medicamentos quimioterápicos e eles transportariam a substância, por exemplo, para células cancerosas", sugere o físico.
O problema com as técnicas de exame de imagem deficientes talvez possa ser resolvido mais facilmente neste caso. Os pesquisadores não estariam controlando um único microrrobô, mas um grande exército deles, o que é mais fácil de se visualizar, mesmo com as opções existentes. Dessa forma, os médicos enviariam as drogas precisamente para onde são necessárias, e uma quimioterapia seria bem menos danosa para a saúde do paciente.
Mas a nanoimpressão 3D permite ainda outras aplicações, algumas das quais foram testadas com sucesso. Médicos italianos conseguiram digitalizar a intrincada superfície de um osso, reproduzindo-a fielmente com a impressora 3D. Em seguida, enriqueceram essa estrutura artificial com células ósseas vivas, as quais "foram muito mais bem aceitas do que seria de se esperar de uma superfície lisa", relata Andreas Frölich, da Nanoscribe.
Também os pesquisadores do Instituto Karlsruhe de Tecnologia fizeram imprimir estruturas para que as células "se sintam confortáveis" e se instalem nelas, fazendo-as crer que estão em seu ambiente natural. E as microimpressoras são igualmente utilizadas na produção de instrumentos para cirurgias minimamente invasivas.
"Temos clientes que imprimem sistemas de lentes para endoscópios avançados ou minigarras montadas em fios metálicos", diz o Frölich. "Assim é possível observar o local da operação no corpo, e ao mesmo tempo, por exemplo, remover um entupimento da veia com uma garra disposta ao lado." Essa tecnologia ainda não chegou aos hospitais, mas já está sendo testada.
Fonte: Anahp
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