A tecnologia utilizada em próteses aumentou exponencialmente nas últimas décadas, o que levou a um pós-operatório mais tranquilo para o paciente. A partir da nanotecnologia e de novos métodos construtivos, é possível ter uma compreensão cada vez maior da anatomia humana e de como esses dispositivos podem trabalhar com o corpo do paciente.

Além disso, proporcionam materiais cada vez mais leves e resistentes, aumentando a durabilidade das próteses e reduzindo visitas ao cirurgião-ortopedista.

De acordo com o Centro de Tecnologias Estratégicas no Nordeste (Cetene) — unidade de pesquisa vinculada ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI) —, a nanotecnologia pode ser definida como o estudo de manipulação da matéria em escala atômica e molecular. Isso inclui o desenvolvimento de materiais que estão relacionados a várias áreas, como medicina, ciência da computação, eletrônica, biologia, física, química e engenharia dos materiais.

A atuação nesses segmentos tem como princípio a construção de estruturas e novos materiais a partir dos átomos. O objetivo é elaborar estruturas estáveis com eles, não de chegar a um controle individual

Como funcionam as nanoestruturas de grafeno

A incorporação de nanoestruturas de grafeno — uma das formas cristalinas do carbono, como diamante e grafite — ajuda a melhorar a resistência de cerâmicas avançadas de zircônia ao envelhecimento hidrotérmico (degradação em baixa temperatura), facilitando seu uso como biomaterial.

A descoberta, publicada em estudo na revista científica Journal of the European Ceramic Society, foi feita por uma equipe de pesquisa do Conselho Superior de Pesquisa Científica (CSIC) e da Universidade de Sevilha, na Espanha.

Os pesquisadores apontam que a falta de estabilidade mecânica a longo prazo em meios aquosos, como os fluidos do corpo humano, é a principal limitação para o uso da cerâmica avançada de zircônia como biomaterial em próteses de joelho e quadril.

Em entrevista à imprensa, Ana Morales Rodríguez, pesquisadora da Faculdade de Física da Universidade de Sevilha, explica que o fato de o grafeno ser impermeável à água fez a equipe pensar que ele poderia ser usado como barreira contra a umidade na cerâmica, o que pode modificar a resistência ao envelhecimento hidrotérmico.

Os resultados mostraram que os materiais contendo grafeno apresentaram significativa melhora na resistência ao envelhecimento, alta tolerância a danos e integridade microestrutural bastante superior quando comparados à cerâmica de zircônia.

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As duas instituições trabalham juntas desde 2021 na troca de conhecimentos para desenvolvimento conjuntos de aplicações tridimensionais para cultivo in vitro de células. Nos laboratórios do CNPEM e 3DBS foram desenvolvidos modelos de biofabricação de esferóides de fígado, barreira intestinal e pele que, após licenciamento, passam a ser usados pela startup.

O CNPEM reúne equipes multitemáticas altamente especializadas, infraestruturas laboratoriais globalmente competitivas e abertas à comunidade científica, linhas estratégicas de investigação, projetos inovadores em parceria com o setor produtivo e formação de investigadores e estudantes.

Dessa parceria saem insumos que são utilizados em diversos trabalhos de pesquisa, como avaliação de toxicidade, eficácia e a segurança de produtos desenvolvidos pelo setor.  A maior disponibilidade de tecidos desse tipo no mercado e em laboratórios tem o potencial de contribuir para acelerar as pesquisas, tornando mais objetivas algumas etapas do trabalho. O aprimoramento de metodologias busca reduzir significativamente o uso de modelos animais nos testes.

Respeito à vida animal

Inspirados nas estruturas da natureza, o que se pretende é a reconstrução de tecidos e órgãos biomiméticos que atuem como tecidos nativos, funcionando como modelos alternativos de pele bioimpressa para substituir cobaias animais, provendo a necessidade de testes de avaliação de segurança e eficácia de produtos tópicos como cosméticos e medicamentos.

O grande desafio da indústria farmacêutica e cosmética é encontrar alternativas e soluções para os testes pré-clínicos de drogas e formulações antes de serem lançados ao mercado sem a utilização de vida animal nesse processo. A utilização de modelos animais é cada vez mais contraditória, uma vez que esses ensaios lidam com questões éticas, além de custo elevado e relevância para a avaliação de risco humano.

Somado a isso, há uma ideia crescente de que abordagens in vitro podem eliminar esses problemas sem prejuízos à segurança humana, devido aos padrões de repetibilidade que as bioimpressoras permitem alcançar.

Bioimpressão de tecidos vivos

A bioimpressão 3D é uma esperança para a medicina regenerativa porque é possível que na próxima década seja possível tecidos impressos a cirurgiões que atendam a demandas específicas da saúde, como por exemplo tecidos da pele, cartilaginosos, ósseos, a enxertos vasculares e órgãos mais complexos.

A flexibilidade da nossa tecnologia de bioimpressão possibilita utilizar uma ampla variedade de células e de materiais, permitindo construir tecidos a partir de células alogênicas, que não são do paciente ou de células autógenas, do próprio paciente, reduzindo assim, rejeições e a necessidade de drogas imunossupressoras.

Centro de Pesquisa em Energia e Materiais

O CNPEM é um ambiente impulsionado pela pesquisa de soluções com impacto nas áreas de Saúde, Energia e Materiais Renováveis, Agroambiental, Tecnologias Quânticas. Por meio da plataforma CNPEM 360 é possível explorar, de forma virtual e imersiva, ambientes de todos os laboratórios instalados em Campinas (SP) e também obter informações sobre trabalhos realizados e recursos disponibilizados para a comunidade científica e empresas. A partir de 2022, com o apoio do Ministério da Educação (MEC), o CNPEM expandiu suas atividades com a abertura da Ilum Escola de Ciência. O curso superior interdisciplinar em Ciência, Tecnologia e Inovação adota propostas inovadoras com o objetivo de oferecer formação de excelência, gratuita, em período integral e com imersão no ambiente de pesquisa do Centro.

O laboratório de Cultura 3D e microfluídica do CNPEM, instalado no Laboratório Nacional de Biociências (LNBio), é uma das três infraestruturas centrais da RENAMA (Rede Nacional de Métodos Alternativos ao uso de animais), que tem entre seus objetivos substituir os métodos existentes por outros que sejam igualmente ou mais eficientes e refinar os métodos já consagrados para que se reduza o impacto das pesquisas no uso de animais. Outra área na qual este laboratório está se inserindo é a da medicina regenerativa e engenharia de tecidos, através da utilização dos modelos e materiais bioimpressos que poderão ter propriedades terapêuticas.

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Internet das Coisas (IoT) é uma rede de objetos físicos, veículos, prédios que, conectados, permitem que a própria rede de conexões forneça mais eficiência e qualidade de vida às pessoas, já que a internet permite a comunicação de diversos aparelhos entre si, entregando ao usuário final soluções inteligentes e eficientes.  Espera-se que até 2025, o mercado de IoT movimente cerca de US$ 200 bilhões por ano, produzindo eventos produtivos em outros setores como o de  robótica, tecnologias cloud e internet móvel.

Esse aporte financeiro poderá ser utilizado, durante um período de 3 anos, para desenvolver ambientes de testes de soluções tecnológicas, plataformas estruturadas em ambientes controlados que reproduzem um cenário real. Serão priorizados projetos nos setores automotivo, têxtil, minerador, petróleo e gás, como o objetivo de viabilizar obras de infraestrutura de laboratórios, compra de equipamentos nacionais, importados e de softwares, remuneração da equipe, entre outras despesas necessárias para a realização dos projetos.

As startups interessadas em participar da chamada devem apresentar um plano de inovação com a proposta detalhada de montagem e operação das experiências, sendo que cada projeto terá financiamento mínimo de R$ 1 milhão, dos quais serão destinados recursos não-reembolsáveis que poderão chegar a 50% dos itens financiáveis. A outra metade, poderá ser financiada por meio de de parceria com os Institutos SENAI de Inovação e outros instrumentos de crédito do BNDES.

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