Criar materiais sint�ticos que substituam os tecidos biol�gicos � um desafio para cientistas devido � complexidade dessas estruturas naturais. Uma cartilagem, por exemplo, � ao mesmo tempo el�stica para amortecer as articula��es, mas suficientemente forte para suportar a carga do corpo e permitir que as pessoas corram, pulem e levantem pesos. Cientistas da Universidade Colorado Denver, nos Estados Unidos, apostam na combina��o das tecnologias de impress�o 3D e de cristal l�quido para se aproximar da funcionalidade desses tecidos. O trabalho foi apresentado na �ltima edi��o da revista Advanced Materials.
A equipe conseguiu imprimir em tr�s dimens�es uma estrutura de treli�a complexa e porosa que poder� ser usada no desenvolvimento de dispositivos capazes de imitar tecidos biol�gicos e estruturas similares. Os cientistas acreditam que, com a solu��o, ser� poss�vel desenvolver implantes biom�dicos e amortecedores de capacetes de futebol mais seguros, por exemplo. L�der do estudo, Chris Yakacki cogita at� a possibilidade de us�-la em cirurgias na coluna vertebral. “As pessoas tentaram fazer discos sint�ticos de tecido espinhal e n�o fizeram um bom trabalho. Com a impress�o 3D e a alta resolu��o obtida, � poss�vel combinar caracter�sticas semelhantes � anatomia de uma pessoa”, diz.
Yakacki trabalha no Laborat�rio de Materiais Inteligentes e Biomec�nica da universidade estadunidense. Desde 2012, o professor de engenharia mec�nica faz pesquisas na �rea de elast�meros de cristal l�quido (LCEs), que s�o pol�meros com caracter�sticas de cristal l�quido. Esses materiais macios e multifuncionais se destacam pela elasticidade e pela capacidade extraordin�ria de dissipar alta energia. “Todo mundo j� ouviu falar de cristais l�quidos porque n�s os observamos no visor do telefone celular (…). Nosso desafio era transform�-los em pol�meros moles, como elast�meros, para us�-los como amortecedores”, diz o cientista.
ALTA RESOLU��O
Hoje, pesquisadores da �rea conseguem criar objetos grandes com poucos detalhes ou pe�as microsc�picas altamente detalhadas. Grandes dispositivos com alta resolu��o seguem sendo um desafio. Mas o processo qu�mico e de impress�o criado por Yakacki e sua equipe pode reduzir a dificuldade a quase zero. Eles exploraram um processo de produ��o em 3D chamado DLP (sigla em ingl�s para processamento digital por luz) e desenvolveram uma resina semelhante ao mel. Se atingida pela luz ultravioleta (UV), ela cura (endurece) – formando novas liga��es e resultando em um elast�mero macio e forte.
Quando a resina � impressa em estruturas de treli�a, que tem n�veis de padroniza��o semelhantes aos de um favo de mel, ela come�a a ter propriedades semelhantes �s da cartilagem humana. O grupo de pesquisadores imprimiu v�rios formatos usando o material, incluindo uma flor- de-l�tus e uma gaiola de fus�o espinhal – a pe�a � inserida entre as v�rtebras em cirurgias para tratar problemas como fratura na coluna e doen�a de disco cervical.
O bom resultado atingido na pe�a justifica a aposta de Yakacki de que os tecidos sint�ticos poder�o ser explorados em procedimentos ortop�dicos mais complexos. “Um dia, poderemos ser capazes de cultivar c�lulas para fixar a coluna, mas, por enquanto, podemos dar um passo adiante com a pr�xima gera��o de materiais. � para onde gostar�amos de ir”, afirma. Uma das solu��es mais vi�veis no momento � a cria��o de pequenos implantes biom�dicos para os dedos dos p�s.
“As pessoas tentaram fazer discos sint�ticos de tecido espinhal e n�o fizeram um bom trabalho. Com a impress�o 3D e a alta resolu��o obtida, � poss�vel combinar caracter�sticas semelhantes � anatomia de
uma pessoa”
Chris Yakacki, l�der do estudo
na Universidade Colorado Denver,
nos Estados Unidos