Notícia

Malha flexível impressa em 3D pode ser aplicada em vestíveis e implantáveis

Felice Frankel

Fonte

MIT | Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Data

sábado, 22 junho 2019 08:50

Áreas

Biomateriais. Biomecânica. Ortopedia.

Aparelhos auditivos, coroas dentárias e próteses de membros são alguns dos dispositivos médicos que agora podem ser projetados e personalizados digitalmente, graças à impressão 3D. No entanto, estes dispositivos são normalmente concebidos para substituir ou suportar ossos e outras partes rígidas do corpo e, muitas vezes, são impressos a partir de material sólido e relativamente inflexível.

Engenheiros do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, projetaram malhas maleáveis, impressas em 3D, cuja flexibilidade e tenacidade podem ser modificadas para emular e suportar tecidos mais macios, como músculos e tendões. Eles podem adaptar as complexas estruturas em cada malha e vislumbrar o material resistente, porém elástico, como tecido, sendo usado como suporte personalizado e vestível, incluindo tornozeleiras ou joelheiras, e até mesmo dispositivos implantáveis, como malhas de hérnia, que melhor se adaptem ao corpo da pessoa.

Como demonstração, a equipe imprimiu uma malha flexível para uso em uma órtese de tornozelo. Eles adaptaram a estrutura da malha para evitar que o tornozelo girasse para dentro – uma causa comum de lesão – enquanto permitia que a articulação se movesse livremente em outras direções. Os pesquisadores também fabricaram um design de joelheira que poderia se adaptar ao joelho, mesmo quando ele se dobra.

“Esse trabalho é novo, pois tem foco nas propriedades mecânicas e geometrias necessárias para suportar tecidos moles”, diz o Dr. Sebastian Pattinson, que conduziu a pesquisa como pós-doutorando no MIT. O Dr. Pattinson, que pertence ao corpo docente da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, é o principal autor de um estudo publicado na revista científica Advanced Functional Materials.

Ondas de colágeno

As malhas flexíveis da equipe foram inspiradas pela natureza maleável e flexível dos tecidos. “Roupas e dispositivos impressos em 3-D tendem a ser muito volumosos”, diz o Dr. Pattinson. “Estávamos tentando pensar em como podemos tornar os produtos impressas em 3D mais flexíveis e confortáveis, como tecidos”.

O Dr. Pattinson encontrou mais inspiração no colágeno, a proteína estrutural que compõe grande parte dos tecidos moles do corpo e é encontrada nos ligamentos, tendões e músculos. Sob um microscópio, o colágeno pode se assemelhar a fios entrelaçados, semelhantes a fitas elásticas frouxamente entrelaçadas. Quando esticado, esse colágeno faz isso com facilidade, à medida que as dobras de sua estrutura se endireitam. Mas uma vez tenso, os fios são mais difíceis de se estender.

Inspirado pela estrutura molecular do colágeno, o Dr. Pattinson projetou padrões ondulados, impressos em 3D usando poliuretano termoplástico como material de impressão. Em seguida, ele fabricou uma configuração de malha para se assemelhar ao tecido elástico, porém resistente e maleável. Quanto mais altas eram as ondas, mais a malha poderia ser esticada com pouca tensão antes de se tornar mais rígida – um princípio de design que pode ajudar a adaptar o grau de flexibilidade de uma malha e ajudou a imitar o tecido mole.

“A beleza desta técnica reside na sua simplicidade e versatilidade. A malha pode ser feita em uma impressora 3D básica de mesa, e a sua mecânica pode ser adaptada para corresponder exatamente às propriedades do tecido mole ”, explica o Dr. John Hart, professor de Engenharia Mecânica do MIT.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do MIT (em inglês).

Fonte: Jennifer Chu, MIT News Office. Imagem: Felice Frankel.

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