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Modelagem 3D e célula-tronco no tratamento de traumas ósseos

No lugar de dores, meses de internação e sequelas funcionais, as vítimas de traumas ósseos podem contar com um tratamento inovador de reconstrução, reparação e regeneração do tecido ósseo com a ajuda da modelagem 3D e células-tronco. Uma pesquisa de caráter pioneiro em curso na Bahia está viabilizando a recuperação completa do tecido músculo esquelético, redução das dores pós-operatórias, do tempo de internação e dos impactos na área econômica da saúde e social para esse tipo de paciente.

Trata-se do projeto desenvolvido pela equipe de Ortopedia e Traumatologia do Complexo Hospitalar Universitário Professor Edgard Santos da Universidade Federal da Bahia (HUPES/UFBA), sob a coordenação do professor Gildásio Daltro, em cooperação técnica com o Polo de Inovação Salvador do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia (IFBA).

O pioneirismo do projeto — o HUPES é a única unidade autorizada até aqui pelo Ministério da Saúde e pela Comissão Nacional de Ética em Pesquisa (CONEP) a desenvolver essa pesquisa no país – mostra-se, entre outros elementos, pelo recurso à impressão em três dimensões para construir, com 100% de precisão, moldes de ossos, segmentos de ossos ou articulações, a partir de imagens de exames dos pacientes lesionados, informa Daltro. Ele explica que “a modelagem é usada no centro cirúrgico para reparar as estruturas lesionadas, mediante a injeção de células-tronco”. De acordo com o pesquisador e médico, “a impressão em 3D é um avanço, pois sinaliza, exatamente, o que é possível reconstituir e também pode revelar se está faltando material, pois muitas vezes, ficam fragmentos de osso e tecidos, no local do acidente”.

Plímero biocompatível

A impressão dos moldes é obtida a partir de uma impressora 3D, cujos cartuchos são carregados com “um polímero biocompatível que pode ser levado ao centro cirúrgico e ficar em contato com o corpo humano, por um tempo determinado, permitindo aplicações específicas em modelagens cirúrgicas para avaliação, como máscaras para implantes dentários e outros protótipos para avaliação”, descreve o professor Handerson Leite, diretor geral do Polo de Inovação do IFBA, localizado no Parque Tecnológico do Estado da Bahia, onde a máquina está instalada. Leite explica que, no caso do tratamento ósseo, constrói-se um molde do osso a fim de avaliar onde serão feitas as inserções das células-tronco”, e Daltro complementa afirmando que “será a injeção dessas células que fará funcionar e dará vida novamente à área lesionada”.

“O resultado clínico pode ser visto já no dia seguinte e a regeneração da lesão se dá nos primeiros 45 dias, porque colocamos células vivas no tecido que está morto”, enfatiza o professor que é chefe do Serviço e do Programa de Residência Médica de Ortopedia do HUPES. Considerando o procedimento como “um grande avanço”, que já é praticado em vários países da Europa e Estados Unidos, a pesquisa segue no Brasil, no único laboratório autorizado para tanto, tocada pela equipe de pesquisadores coordenada por Daltro, que é membro da Sociedade Internacional de Pesquisa em Células-Tronco.

Por conta disso e diante do grande número de acidentes de trânsito, principalmente motocicletas, que resultam em traumas de alta energia e lesão grave de ossos e músculos, os achados científicos do estudo já terão sua aplicabilidade testada via tratamento de fraturas com impressão de moldes em 3D e injeção de células-tronco, num grupo de 12 a 14 pacientes, de idades e sexos variados, dos quais a maioria é formada por adultos jovens vítimas de acidentes. De acordo com o médico, que tem larga experiência em cirurgia ortopédica, os pacientes selecionados já preencheram a documentação para o cumprimento ético da pesquisa, cujos procedimentos práticos começarão a partir do próximo mês de agosto, no HUPES.

Além da regeneração

Há 13 anos, Daltro e equipe trabalham no método de regeneração do tecido músculo esquelético com aplicação de células-tronco, seguindo orientações da Lei de Biossegurança nº 11.105/2005, aprovada pelo Congresso Nacional, em março de 2005. O estudo começou direcionado a pessoas com anemia falciforme face à grande incidência dessa condição no estado da Bahia, que traz graves consequências para o aparelho locomotor – o quadril, o joelho e ombro – e atinge crianças e adultos jovens, relembrou o professor.

Ele esclarece que trabalha com “células-tronco autólogas, ou seja, do próprio indivíduo” e obtém o material mediante a retirada de “cerca de 100 a 120 mililitros do osso da bacia do próprio paciente” (Veja o artigo Autologous stem cell-based therapy for sickle cell leg ulcer: a pilot study). Depois que as células são aspiradas e processadas, retira-se uma quantidade e se as encaminha para o laboratório a fim de fazer a expansão celular numa máquina de última geração e de fabricação franco-suiça, especializada em separar as células. O pesquisador explica que a partir daí, “ficamos sabendo o tipo das células, a quantidade, qualidade e potencialidades delas. Uma hora depois e ainda no mesmo ato operatório, elas são devolvidas ao paciente e injetadas no osso reconstituído”.

“No momento que são injetadas, elas começam a liberar substâncias, fatores de crescimento, que funcionam como analgésicos para o osso e articulação e o indivíduo no dia seguinte já está sem dor. Não há rejeição porque são autólogas e essa é a vantagem de trabalhar com as células do próprio indivíduo. A regeneração do osso já é de domínio pleno no HUPES/ UFBA, então já sabemos como a célula age, o que faz, como faz, qual o tipo, a quantidade de célula ideal, pois já temos comprovado em ensaio clínico e laboratorialmente”, mencionou o pesquisador.

Atualmente, o projeto vai além da regeneração, destaca o professor, pois engloba também a reconstrução e reparação desses ossos lesionados. “Então, passamos a entender que a impressão em 3D daria uma maior precisão”, disse ele.

Remodelagem de órgãos em 3D

A reconstituição de uma articulação como o joelho, sem a impressão 3D, pode ser feita com uma radiografia, mas não conservará o nível da superfície articular necessária para que a área possa recuperar sua função, pondera Daltro. “Tal inexatidão pode deixar um desnível – mesmo que milimétrico – que estimulará a formação de uma artrose precoce como consequência”, destacou, acrescentando que “quando estamos reconstituindo um segmento funcional temos que ser exatos, que é mais do que precisos”.

“A impressão em 3D dá exatamente a visão do que é possível reconstituir e ainda pode mostrar que está faltando material, indicando o quanto é preciso colocar a mais de osso, que pode variar de 3 a 5 cm. A medida tem que ser exata para cada paciente e cada paciente é diferente do outro”, ressalta o médico. Handerson Leite, que é doutor em saúde pública, revela que “o processo ainda está na curva do aprendizado a fim de encontrar o software e procedimento mais adequados, pois nenhum software de engenharia consegue pegar as curvas humanas que são diferenciadas, então é preciso fazer a conversão com tratamento e cuidados da imagem”.

Leite enumera que é preciso seguir várias etapas até obter a impressão do molde em 3D. “A partir dos exames reais (raio X, tomografia, ultrassonografia e etc) de um paciente, faz-se conversão para o software de engenharia SolidWorks. Depois, um técnico, especialista em software 3D faz a conversão para o programa específico da impressora 3D, para então, mandar imprimir o material”.

A impressora Fortus 380mc 3D Production System é de fabricação norte-americana, de grande porte e tecnologia avançada, foi adquirida pelo IFBA há cerca de um ano, é a única existente no estado da Bahia e Leite estima que seu valor esteja, atualmente, em cerca de R$ 2 milhões. Para imprimir moldes de órgãos ou segmento de órgãos humanos, ela usa um polímero feito do material MI 30 que é biocompatível, mas não é implantável, portanto, não é possível fazer implantes desse material no corpo humano, alerta o professor do IFBA, acrescentando que “é aplicável para a realização de cirurgias, modelagens cirúrgicas, protótipos para avaliação de um determinado tipo de material ou ação cirúrgica, máscaras cirúrgicas para implante dentário para que o cirurgião possa ter os pontos bem definidos para colocar implantes nos pontos certos”.

“A impressão de órgãos humanos de tecidos moles ainda é uma visão para estudos futuros” disse o docente, explicando que ainda não tem condição de produzir nada que possa usar como modelagem nessa área e não tem conhecimento de realização de pesquisas para tanto. “Entretanto, alguns têm feito erroneamente, inclusive usando impressora com materiais que nem são biocompatíveis, o que é ilegal e pode causar sérias consequências”, advertiu.

Comentário CCB:

As impressoras 3D produzem de peças de automóveis a órgãos e tecidos. É um procedimento que se torna cada vez mais presente, e que num futuro muito próximo, será um grande aliado da medicina.

Fonte: UFBA