Chip biológico monitora saúde unindo eletrônica com células vivas

Biochip vivo

Pesquisadores da Universidade de Rochester (EUA) desenvolveram uma nova tecnologia para monitorar a saúde e ainda melhorar os implantes médicos.

Já existem diversas propostas para a instalação de sensores sem fios no interior do corpo humano, sobretudo em pacientes com condições crônicas.

Esses sensores podem transmitir para o médico as informações sobre o estado de saúde do paciente em tempo real.

Mas o novo biochip é diferente: trata-se de um "biochip vivo", um chip biológico que integra células vivas com componentes eletrônicos.

Chip biológico

O novo biochip foi projetado para fornecer informações sobre a saúde do paciente, mas, mais importante, sobre alterações nas suas condições fisiológicas.

Em vez dos sensores eletrônicos tradicionais, o "biochip vivo" integra células vivas, que são cultivadas para viverem e funcionarem como parte de um pequeno chip eletrônico.

Um biossensor sem fios é colocado no interior e ao redor dos vasos sanguíneos e nervos para monitorar os tecidos e órgãos ao redor.

Quando detecta qualquer variação, o dispositivo transmite um alerta para um computador, para um telefone celular ou diretamente para o médico.

Monitoramento de implantes

As aplicações possíveis do biochips são muitas.

Ele poderá ser usado em pacientes com problemas cardíacos para detectar alterações mínimas nos níveis de proteínas no sangue, alertando o médico para a necessidade de alterar a medicação para corrigir o problema.

Isto hoje só feito durante os exames de rotina ou quando o paciente começa a sofrer os sintomas do problema.

O biochip também poderá ser usado para monitorar a eficácia e a segurança de drogas experimentais ou para comandar dispositivos implantáveis, como marca-passos, desfibriladores ou bombas de insulina.

Referência:

http://www.diariodasaude.com.br/news.php?article=chip-biologico-eletronica-celulas-vivas&id=7150 >> acessado em 22/11/11

Brasileiras criam hidrogel de biomateriais para implantes ósseos

Biomateriais

A solução para o preenchimento de defeito ósseo, especialmente o da região da face, pode estar em um hidrogel à base de biomateriais como a quitosana e a hidroxiapatita.

O hidrogel mistura um teor de componente inorgânico (a hidroxiapatita) e um teor de componente orgânico (a quitosana) similares aos encontrados no osso humano, no qual o componente orgânico corresponde a diversas proteínas, majoritariamente colágeno.

A inovação é fruto do trabalho de Geovanna Pires e Valéria Pagotto Yoshida, do Instituto de Química da Unicamp.

Hidrogel

O hidrogel pode ser preparado de diversas maneiras, desde a forma de um gel úmido, com resistência suficiente para ser manipulado e fracionado em um eventual implante ou para a realização de preenchimento de defeito ósseo, sendo que nesse caso ele pode ser preparado como um material esponjoso e rígido.

Por ser manipulável, é um forte candidato ao preenchimento. "Temos portanto um material nas duas formas", descreve Yoshida.

Ele também pode ser preparado na forma de um xerogel, ou seja, um gel seco, poroso, com estrutura bem-definida, que poderia ser utilizado como arcabouço para processos de engenharia de tecidos.

Após a obtenção do hidrogel, ele é cortado pelo cirurgião - médico ou dentista - no mesmo formato da falha óssea, como a de uma fratura, por exemplo, com o objetivo de preenchê-la. A peça então preparada assumiria a forma exata para que pudesse ser devidamente implantada no local.

Quando seco, parece um osso. Mas é diferente dos materiais atuais, que já são encontrados em pedaços sólidos e não moldáveis, os quais, quando usados para o preenchimento de falhas ósseas, precisam completar os seus vazios com uma pasta auxiliar. O gel do estudo desponta como um material único, que elimina totalmente a necessidade dessa pasta.

Geovanna Pires explica que a durabilidade do hidrogel ainda não está esclarecida, o que demandaria testes in vivo. No trabalho, a pesquisadora fez os testes apenas in vitro. Isso porque, enquanto era desenvolvido o produto, salienta Yoshida, ocorreu uma mudança na legislação dos biotérios e, por isso, houve grande dificuldade de acesso a animais para levar adiante esta etapa.

Referência:

http://www.diariodasaude.com.br/news.php?article=hidrogel-biomateriais-implantes-osseos&id=6292 >>acessado em: 22/11/11

Cientista da Unesp cria biomaterial que regenera dentes em 15 dias

 

Sybele Saska, doutoranda do Instituto de Química (IQ) da Unesp, campus de Araraquara, criou uma membrana que pode substituir os atuais tratamentos para regenerar pequenos traumas nos dentes. O produto tem como base a celulose da bactéria Acetobacter xylinum, um micro-organismo facilmente encontrado em frutas e legumes em decomposição.

Testes de labotarório e um ensaio-piloto em coelhos demonstraram que o biomaterial recupera tecidos ósseos em um período de 7 a 15 dias, dependendo do tamanho do dano.

As informações são de Cínthia Leone, da assessoria de comunicação da Universidade Estadual Paulista.


Só defeitos ósseos pequenos podem ser tratados com a película, posicionada sobre a região traumatizada. As lesões podem ser causadas, por exemplo, ao redor de um implantante dentário, em processos de extração de dente ou quando há cistos ósseos. O biomaterial não substitui pinos, placas e parafusos de titânio.

O estudo de Sybele Saska foi considerado o melhor na categoria materiais dentários na 88ª Sessão Geral da Associação Internacional de Pesquisa Dentária em Barcelona, Espanha.

Referências:

http://g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/2010/09/cientista-da-unesp-cria-biomaterial-que-regenera-dentes-em-15-dias.html >> acessado em 22/11/11

"Gato amputado ganha patas traseiras biônicas"

Na Grã-Bretanha, uma equipe de veterinários realizou um procedimento pioneiro na área. Após um acidente, o gato "Oscar", que perdeu suas duas patas inferiores, teve próteses conectadas ao corpo por meio de pinos.
O lado negativo desse tipo de técnica, é que a pressão entre o corpo e o membro artificial, podem gerar feridas.

Referência:
<http://www.bbc.co.uk/portuguese/multimedia/2010/06/100625_gato_bionico_video_ir.shtml> Acessado em: 22/11/11

Novo biomaterial permite reconstrução da face sem cirurgia

Um grupo de pesquisadores da Universidade Johns Hopkins criou um biomaterial capaz de permitir a reconstrução de estruturas mais delicadas, como o rosto humano, sem a necessidade de cirurgias. O material, que contém componentes sintéticos e biológicos, pode ser injetado sob a pele como um líquido, massageado até alcançar o molde desejado e, aí sim, permanentemente fixado por meio de exposição à luz.

O novo tipo de transplante criado por Alexander Hillel e seus colegas promete acabar com deformidades e estresses emocionais causados por tecidos e ossos metálicos ou plásticos que já existem no mercado. O biomaterial é uma mistura de ácido hialurônico, um material biológico já utilizado no implante de tecidos moles, e glicol polietileno, um material sintético.


Depois de injetado e exposto a uma luz de comprimentos de onda específicos, o emaranhado confuso de cadeias de polímeros no implante líquido consegue ser reorganizado de uma forma estável, enrijecendo o implante.

Referência:

http://www.techtudo.com.br/noticias/noticia/2011/07/novo-biomaterial-permite-reconstrucao-da-face-sem-cirurgia.html  >> acessado em 22/11/11

Empresa diz que perna biônica restaura movimentos perdidos

Uma empresa apresentou em um centro médico de San Antonio, nos Estados Unidos, uma perna biônica que restaura as funções motoras perdidas do membro inferior.

Segundo a empresa, o sistema da PowerFoot BiOM restaura os movimentos do pé, tornozelo e panturrilha da perna amputada e ajuda a impulsionar o paciente durante a caminhada.

Referências:

<http://noticias.terra.com.br/ciencia/noticias/0,,OI4799117-EI8147,00-Empresa+diz+que+perna+bionica+restaura+movimentos+perdidos.html#tphoto> Acessado em: 22/11/11

Biomateriais Cerâmicos (Substituto ósseo)

     Como ja foi falado nos posts abaixo, estamos tratando do assunto de biomaterias, e esse post será destinado especialmente aos biomateriais cerâmicos. Biomateriais cerâmicos, são em sua grande maioria, inorgânicos, policristalinos e refractários, resultantes da ligação de um metal com um ametal, podendo estabelecer ligações iônicas. Seguem abaixo algumas características desses biomaterias, devido ao seu tipo de ligação química:
-Pontos de fusão altos;
-Pontos de ebulição altos;
-Dureza elevada;
-Quebra facilmente;
-Baixa condutividade elétrica e térmica
-Baixa reactividade química

     Uma aplicação muito importante desses materiais cerâmicos é a utilização para a regeneração do tecido ósseo, e recentemente também vem sendo aplicado como carregadores de células nas terapias celulares. No caso da substituição óssea, vem crescendo o campo de pesquisas para a produção de biomaterias comerciais com características físico-químicas e morfológicas que estimulem a osteogênese.
     Esses biomateriais podem ser de origem natural ou origem sintética. A vantagem de utilização de materiais de origem natural deve-se a estrutura biológica única e um xenoenxerto inorgânico, (livres de proteínas ou outros resíduos orgânicos) por exemplo,  apresentam-se como um excelente material osteocondutor quando adequadamente processados e também possibilita reproduzir com fidelidade a morfologia natural do osso humano.

     Abaixo segue a linha de pesquisa e desenvolvimento da empresa STRACTA BIOMEDICAL e seus resultados parciais já obtidos:

Substituto Ósseo Natural:
Substituto ósseo de origem natural, osseocondutor, que atua como um arcabouço para o crescimento celular, auxiliando na correção de defeitos ósseos na odontologia e na ortopedia. Substituto Ósseo Natural enriquecido com zinco, magnésio e flúor

Substituto ósseo de origem natural, incorporado na superfície com íons Zn 2 +, Mg 2 + e o F‐:
 Pode ser aplicado na correção de defeitos ósseos ou como pasta para injetar em áreas com perda óssea devida à osteoporose.

Resultados parciais:
"O Substituto Ósseo em desenvolvimento pela STRACTA BIOMEDICAL é formado por cálcio e fósforo e é similar físico‐quimicamente à estrutura mineral do osso humano (apatita carbonatada de baixa cristalinidade). É totalmente isento de matéria orgânica. Seu processo exclusivo de fabricação remove por completo os componentes orgânicos do osso trabecular bovino enquanto preserva a morfologia natural do osso, caracterizada por poros de tamanho variável, interconectados, que permitem a proliferação celular em seu interior. Sua estrutura, biologicamente desenhada, é provida de uma grande superfície interna, formados por macro e micro poros interconectados, que permitem uma maior migração celular atribuindo ao material um alto potencial de osseocondução. Quando implantado na cavidade óssea, sua estrutura osteocondutora é absorvida, substituída por novo tecido ósseo e incluída no processo natural de remodelação fisiológica. A presença dos íons carbonatos presentes na estrutura do material, atribuem alta biodegradabilidade, característica não usualmente encontrada nos materiais sintéticos."


Referências:
http://www.stractabiomedical.com.br/STRACTA_BIOMEDICAL_Substituto_Osseo_Preview.pdf >> Acessado em: 19/11/11
http://pt.scribd.com/doc/37920431/BIOMATERIAIS >> Acessado em: 19/11/11

Histórico e Gerações de Biomateriais

    A utilização de biomateriais com a finalidade terapêutica, se iniciou há milhares de anos. Relatos históricos da utilização de suturas, por exemplo, fazem referência há maisde 32 mil anos. Quanto aos materiais médicos usados pelo menos há 2000 anos, os romanos, chineses e astecas usavam ouro em Odontologia; olhos de vidro e dentes de madeira eram materiais de uso comum; e ungüentos eramutilizados para "colar" a pele, como bandagens.

  No século XX ocorre então uma maior compreensão das reações biológicas e infecciosas.Após a 2ª Guerra Mundial, médicos observaram em ex-combatentes feridos que alguns materiais de projéteis promoviam uma menor reação de corpo estranho. Assim, muitos materiais passaram a ser utilizados em técnicas de transferência de tecidos ou ainda como materiais para próteses e dispositivos médicos.

  Segundo a Conferência do Instituto de Desenvolvimento de Consenso em Saúde, em 1982, Biomaterial seria qualquer substância (outra que não fármaco) ou combinação de substâncias, sintética ou natural de origem, que possa ser usada por um período de tempo, completa ou parcialmente como parte de um sistema que trate, aumente ou substitua qualquer tecido, órgão ou função do corpo.

  A primeira geração de Biomateriais é caracterizada por metais e ligas metálicas resistentes à corrosão utilizadas nas cirurgias dentária e ortodentária e tecidos ou malhas de poliéster nas próteses vasculares. Eram materiais bioinertes, ou seja, não interagem ou interagem minimamente com o tecido.

Observava-se maior preocupação com a eficiência do material, por isso a grande utilização do ouro, marfim e madeira.

  A primeira geração também é fortemente associada aos implantes ósseos, com a primeira articulação artificial da anca desenvolvida em 1961.

  Seus exemplos são extremamente abrangentes, desde a histórica perna-de-pau, até outros tipos de próteses, preenchimento de uma cárie de um dente comum e lentes de contato.

  A segunda geração iniciou-se nos anos 70, e é associada a materiais bioativos (incluindo camadas de superfície) que encorajam a regeneração do tecido natural. Foi introduzido os materiais cerâmicos e componentes de alumina. A segunda geração era voltada a estrutura.

  Há aqueles que tratam de mais 2 gerações, mais aqui a abordaremos como uma única. Essa terceira geração se estende até a atualidade e se caracteriza pelo aprimoramento dos biomateriais.Composta por sistemas adaptáveis inteligente, a preocupação não é apenas na biocompatível, mas também ser biofuncionalidade. Iinclui os materiais capazes de estimular respostas celulares específicas no nível molecular.
  Nesta geração estão presentes a Biomimética e a Engenharia de Tecidos :

  A Biomimética é uma área da ciência que tem por objetivo o estudo das estruturas biológicas e das suas funções, procurando aprender com a Natureza e utilizar esse conhecimento em diferentes domínios da ciência.

  Engenharia de Tecidos  é a ciência aplicada que utiliza para desenvolver tecidos artificiais. Pode ser aplicada à produção de pele artificial, cartilagens e tecidos ósseos. Os tecidos podem ser produzidos fazendo crescer células sobre um substracto biodegradável, sendo esse, um Biomaterial.

Referências:
<http://pt.scribd.com/doc/50140351/Biomateriais>  - Acessado em 20/11/11

<https://11afqa.wikispaces.com/Joana+Cristina> - Acessado em 20/11/11
<http://biomateriais.blogspot.com> - Acessado em 20/11/11
<http://pt.wikipedia.org/wiki/Biomim%C3%A9tica> - Acessado em 20/11/11
<http://pt.wikipedia.org/wiki/Engenharia_de_tecidos> - Acessado em 20/11/11

Biomateriais Metálicos

Os metais são materiais formados por apenas um elemento, apresentando

estrutura geométrica bem definida.

            Na ligação metálica, os elétrons de valência se movem entre os íons, formando dessa forma, ligações não-direcionais bem fortes.

            No entanto, os materiais metálicos podem sofrer corrosão, que é um processo de deteriorização pela ação química ou eletroquímica do meio. Os meios corrosivos para biomateriais metálicos são os fluídos corporais, porque contêm: água, oxigênio, proteínas e íons.

            É possível definir vantagens e desvantagens dos biomateriais metálicos:

1.     Vantagens:

·       Possuem alta resistência mecânica;

·       Resistência ao desgaste;

·       Fabricação relativamente fácil;

2.     Desvantagens:

·  Pode ocorrer a corrosão;

·  Acontecem ruídos do metal com o metal;

·  Pode ocorrer a liberação de íons, o que causa danos ao organismo se os mesmo forem tóxicos ou houver algum tipo de alergia aos íons metálicos liberados.

Aplicação dos Biomateriais Metálicos:

·       Mini-implantes para ancoragem ortodôntica

·       Implantes de quadril

·       Aparelho ortodôntico

Referências:

<http://www.uweb.engr.washington.edu/education/Bioe599/Hoffman2.pdf> Acessado em: 19/11/11

<http://pt.scribd.com/doc/37920431/BIOMATERIAIS> Acessado em: 19/11/11

<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1415-54192007000600006> Acessado em: 19/11/11

Centro alemão vai estimular desenvolvimento científico no Brasil

16/11/2011
  O Centro Alemão de Inovação e Ciência de São Paulo, inaugurado nesta quarta-feira, vai reunir o que existe de mais avançado na área da pesquisa científica na Alemanha. Parceria entre os dois países quer estimular o desenvolvimento da ciência brasileira.
  Visando o universo econômico, as pesquisas giram ao redor do desenvolvimento de biomaterial no Brasil. Esses materiais, sintéticos ou naturais, são usados em dispositivos médicos ou ficam em contato com órgãos e tecidos do corpo humano, como próteses e implantes.
  Biomateriais são parte importante da área da saúde, usados em cerca de 300 mil produtos. A produção de próteses tem potencial de expansão.
  Presente já em outros países emergentes, como Rússia e Índia, o centro vai funcionar como uma vitrine das instituições de pesquisa alemãs no Brasil.
  O Centro também focará na pesquisa e desenvolvimento de técnicas na exploração de terras raras. São aplicados na fabricação de artigos, como isqueiros, supercomputadores e painéis solares.

Referência: 
<http://noticias.terra.com.br/ciencia> Acessado em: 19/11/11

Aplicações em Odontologia e seus riscos

  Pesquisas antropológicas e arqueológicas mostram que nas comunidades primitivas havia preocupação com a substituição de elementos dentários perdidos. Foi encontrada uma mandíbula Maia dos anos 600 que continha três pequenos fragmentos de coral substituindo os dentes incisivos inferiores. Através de exames radiográficos, observou-se a formação de osso compacto ao redor desses fragmentos. Assim, estes foram considerados os implantes aloplásticos mais antigos colocados com sucesso em uma pessoa viva no mundo. Isso aponta para quanto é antiga a prática de se colocar materiais com desconhecida interação biológica na intimidade dos tecidos bucais, para substituição de dentes perdidos. Tal prática perdurou por toda a Idade Média e Idade Contemporânea.
  No mundo atual, as descobertas científicas são rapidamente introduzidas e absorvidas pela prática clínica. Diariamente, novos produtos são lançados na odontologia, entrando já em contato direto com tecidos vivos, como a dentina, a polpa, o osso alveolar e tecido periodontal, permanecendo, algumas vezes, a longo prazo.
  Generalizando, biomaterial é definido como qualquer material farmacologicamente inerte capaz de interagir com um organismo vivo, não induzindo reações adversas no sítio de implantação ou mesmo sistematicamente.    A aplicação de biomateriais odontológicos sobre os tecidos gengivais, mucosas e tecidos duros constitui um risco terapêutico que pode ser controlado somente por meio do conhecimento das características, concentrações e propriedades dos produtos, por parte do profissional.
O uso de biomateriais sem critérios de biossegurança estabelecidos, além de gerar problemas clínicos como o insucesso terapêutico, cria situações de conflito ético. Isso porque o paciente pode ser submetido a uma terapia sem o conhecimento dos riscos advindos, tanto por sua parte como do próprio profissional.

Referências:


Modafforre PM, Crosato E. Avaliação da documentação dos implantodontistas do Estado de São Paulo. RBP Rev Bras Implantodont Prótese Implant. 2004;11:233-40.

Função e classificação dos Biomateriais

 

 Os Biomateriais surgiram, em união de várias ciências com o objetivo de facilitar a qualidade de vida humana. Seu principal uso é na área médica, atuando de maneira: prostética, substituindo partes do corpo ou orgãos; diagnóstica, ajudando na determinação de anomalias, experiências;  terapêutica, ajudando na cicatrização, tratamento; e no armazenamento, guardando substâncias.

  Os Biomateriais podem ser classificados segundo a natureza de sua fabricação, podendo ser:

Metais, cerâmicos, polímeros e compósitos.

  E ainda na resposta do tecido em que serão implantados, sendo: Bioinertes, pois não interagem ou interagem minimamente com o tecido circundante, formam de uma cápsula fibrosa à volta do implante; Bioactivos, pois interagem com o tecido circundante; e Bioabsorvíveis, pois incorporam-se nos tecidos e dissolvem-se completamente passado algum tempo.

  A escolha do Biomaterial depende da sua área de aplicação. Por exemplo, na utilização óssea,  é necessário que o Biomaterial seja duro, resistente e inflexível. Já em uma artéria, ele precisa ser mais flexível mas, ainda assim, resistente.

  Referências:

<http://pt.scribd.com/doc/37920431/BIOMATERIAIS> Acessado em: 17/11/11

Biomateriais Poliméricos

   Primeiramente, qual seria nossa definição para polímeros?
De maneira simplificada, polímeros são moléculas de cadeia longa contendo um número repetido de unidades (meros). São fabricados a partir dos monômeros, que sofrem algumas modificações na polimerização. Dentre essas modificações, podemos citar a perda de H20, HCl ou outra molécula de sua composição.

   Os biomateriais políméricos podem surgir de dois tipos de polímeros:
Biológicos, obtidos de maneiras naturais, como coletados em animais.
Sintéticos,  fabricados a partir de derivados do petróleo (geralmente). Podem também ser obtidos a partir da modificação de polímeros biológicos. Um exemplo de polímero sintético é a maioria dos plásticos.

   Dentre os biomateriais poliméricos biológicos, podemos citar as proteínas, os polissacarídeos (açúcares) e polinucleotideos (RNA, DNA). Os sintéticos, apesar de serem mais simples, costumam levar a uma rejeição maior, visto que um biomaterial é usado no corpo do indivíduo.
Mas ainda assim, biomateriais feitos a partir de polímeros sintéticos são ainda os mais usados.

  Vantagens do uso de polímeros em relação aos outros biomateriais:
-Facilmente processados;
- Propriedades físicas e mecânicas desejadas;
- Formas variadas;
- Economicamente acessíveis.


Referências:

<http://www2.iq.usp.br/docente/lhc/disciplinas/ccm-0224-2009/Polimeros_sinteticos_como_biomateriais_aula_3.pdf> Acessado em: 17 /11/11
<www.gea.ufpr.br/arquivos/.../8Biomateriais6Polimeros_cont.pp> Acessado em: 17 /11/11
<http://pt.scribd.com/doc/37920431/BIOMATERIAIS> Acessado em: 17 /11/11

O que é um Biomaterial?

Há mais de 100 anos, que pesquisadores vêm analisando materiais com características que sejam adequadas para restauração e substituição de tecidos ósseos do corpo humano. E é neste ponto, que entram os biomateriais.

Os biomateriais são todos os tipos de materiais utilizados para substituir sistemas biológicos. E as características mais importantes que influenciam na escolha de um biomaterial são:

- Biocompatibilidade: Os sistemas vivos têm um conjunto de proteções contra as invasões de outros organismos, assim, as substâncias (objetos) estranhas que são encontradas, geram uma resposta do sistema imunológico. Substâncias (objetos) de tamanho molecular podem ser encontradas pelos anticorpos e rejeitadas, e as substâncias (objetos) maiores podem gerar uma reação inflamatória. Diante disso, é possível definir como um material biocompatível, os que são mais rapidamente integrados ao organismo sem que haja reações inflamatórias;

- Exigências Físicas: Para que um biomaterial seja útil, precisa satisfazer demandas rígidas. Por exemplo, os tubos utilizados para substituir artérias, não podem fechar quando forem dobrados ou quando sofrerem distorções, ou seja, os materiais que forem usados entre as juntas precisam ser resistentes a esse tipo de desgaste; uma válvula cardíaca artificial precisa fechar de 70 a 80 vezes por minuto, tendo uma expectativa de vida de aproximadamente 20 anos e 750 milhões ciclos de abertura e fechamento. Para isso, o material deve ser resistente o suficiente, para que não ocorram complicações para o paciente que fizer uso de tal material;

           - Exigências Químicas: Os biomateriais precisam ser aprovados para o uso em qualquer aplicação médica específica. Quaisquer ingredientes presentes nesse biomaterial devem ser inofensivos (não apresentar danos) durante toda a vida de aplicação. 

Referências:
<http://www.intranet.foar.unesp.br/histologia/Blog/Bio_intro.htm> Acessado em: 8 de Novemvro de 2011

Química - A Ciência Central - Theodore L. Brown, H. Eugene Lemay, Bruce E. Bursten