Mãos de plástico ou peças para aviões, o futuro está aí, com a impressão 3D

20/05/2017 0 Por Carlos Joaquim
Bastaram poucas horas para fazer as peças de plástico da mão articulada que o Nuno usa às vezes para brincar, e o material pouco custou. É a impressão CD low cost que abriu muitas possibilidades. Mas a tecnologia, na sua excelência, também está a revolucionar a indústria. E está só a começar.
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Foi no verão de 2015, e o Nuno já não se lembra do que disse na altura, quando colocou pela primeira vez a mão de plástico, quase acabada de sair da impressora 3D que a Patient Inovation tem na sua sala, na Universidade Católica Portuguesa, em Lisboa. Mas a mãe, Carla Entrudo, não esquece esse momento, quando o Nuno, com um movimento de braço, acionou os dedos articulados e os levou a fecharem-se em torno de uma garrafa de plástico, que logo ergueu no ar. “Foi então que ele disse: agora já tenho duas mãos, como toda a gente, e a minha é muito mais gira”, conta Carla com um sorriso.
A mão é gira mesmo, toda às peças brancas e vermelhas, que se articulam graças a um engenhoso sistema de fios. O Nuno enfia-a no braço, um pouco abaixo do cotovelo, ajusta-a com as tiras de velcro e depois move o cotovelo para que os dedos se fechem. É assim que agarra os brinquedos com a sua mão esquerda de plástico, e é sobretudo para brincar que a utiliza. “Está sempre ali em cima, e quando lhe apetece, ou se lembra, vai buscá-la e usa-a durante um bocado”, explica a mãe.
Na prática, o Nuno, hoje com 9 anos acabados de fazer, vive o seu dia-a-dia sem necessitar daquela mão e é completamente autónomo em tudo, exceto talvez a cortar o bife. “Para ser mais rápido, cortamos nós, ou alguém corta, na escola, mas às vezes, em casa, é ele que o faz, só que tem de o segurar com o braço”, explica Carla.
Quanto ao resto, nada para o Nuno, até porque é um verdadeiro ás na corrida. “Sou o quarto mais rápido da escola”, diz ele, muito satisfeito. A mãe ri-se. E confirma: “Um dia, era pequeno ainda, pôs-se a correr na praia e foi difícil agarrá-lo.” Mas não é só a corrida. Ele anda bem de trotineta, embora prefira a bicicleta, à qual até já tirou as rodinhas de trás, fez capoeira durante um tempo, toca bombardino na Orquestra Geração – aquele era o único instrumento possível na sua situação, mas ele gosta daquele som forte – e agora tem aulas de break dance, que lhe agradam muito. Talvez porque o professor, que tal como o Nuno também não tem uma mão, embora no seu caso seja a direita, pode dar-lhe as dicas certas como mais ninguém.
Nesta conquista da autonomia, com o apoio de todos na família, a mão de plástico acabou por ter um papel importante. Não só pelo que lhe permitiu em termos práticos, como agarrar um brinquedo à esquerda quando lhe apetece, mas sobretudo, diz a mãe, porque “acabou por lhe mostrar que, afinal, não precisa dela para fazer a sua vida. Foi importante para a autoestima e ele cresceu muito com isso”.
Chegar aqui teve a sua história, que passou pelo contacto com a plataforma portuguesa Patient Inovation, uma rede social de partilha de soluções práticas e inovadoras para problemas relacionados com a saúde, e que sobretudo pôde aproveitar as possibilidades que a impressão 3D em formato low cost já oferece. Com esta tecnologia, é só questão de imaginação e de engenho e a Patient Inovation e Ivan Owen, o inventor americano do mecanismo para a mão de plástico destinada ao Nuno, tiveram-nos de sobra.
“O Ivan já tinha desenvolvido o mecanismo e teve de o adaptar à situação do Nuno, que só dispõe do movimento do cotovelo para acionar o mecanismo que faz fechar os dedos. Depois veio a Portugal, reunimo-nos todos numa quinta-feira, e na terça seguinte já tínhamos a mão. A rapidez foi uma surpresa”, lembra Carla.
Neste caso, low cost foi mesmo low cost. “Fizemos a impressão na nossa máquina, o material custou 15 euros”, lembra Salomé Azevedo, engenheira biomédica e uma das caras da Patient Inovation. E a plataforma decidiu oferecer a mão ao Nuno.
No futuro, regenerar tecidos
Criada há três décadas pelo engenheiro norte-americano Chuk Hull, a impressão 3D foi batizada com o nome complicadíssimo de processo de estereolitografia, que o próprio inventor cunhou, e que nos centros de inovação, entre engenheiros, passou rapidamente a ser conhecido por prototipagem rápida. Afinal era isso que aquelas máquinas faziam: em pouco tempo, criavam um determinado protótipo a partir de um desenho.
Em 30 anos, a tecnologia saiu dos laboratórios e ganhou este formato low cost – as grandes superfícies comerciais já disponibilizam esse serviço de impressão para todo o tipo de peças, desde que exista o ficheiro digital -, mas sobretudo ela “abriu novas possibilidades de produção de peças de geometria complexa, com múltiplas aplicações, que de outra forma seriam impossíveis de fabricar “, sublinha Rui Neto, que trabalha nesta área desde 1987 e que dirige um grupo de investigação no INEGI – Instituto de Ciência e Inovação em Engenharia Mecânica e Engenharia Industrial, no Porto.
Na indústria de moldes, por exemplo, ou na fabricação de componentes para os mais variados setores, da aeronáutica às próteses personalizadas, ou na investigação científica, esta tecnologia já não é dispensável.
É o caso do grupo de investigação 3B”s, liderado por Rui Reis, cientista, professor catedrático da Universidade do Minho (é também seu vice-reitor) e um nome central na área da medicina regenerativa a nível europeu e mundial.
Num dos laboratórios do grupo, instalado num edifício próprio, no AvePark, nas Caldas das Taipas, lá está uma dessas máquinas a trabalhar. Lentamente, camada a camada, apenas com materiais orgânicos (pode ser amido de milho, tecido de moluscos ou de crustáceos), e com células específicas, que foram previamente tratadas e cultivadas em laboratório, vê-se tomar forma uma orelha humana diminuta, que há de ser testada num ratinho – daí a dimensão miniatural.
“Uma orelha destas leva dez minutos a fazer aqui”, explica a investigadora, que se mantém atenta ao movimento na máquina, e que vai explicando o processo. “Isto é uma bioimpressora, e tem capacidade para trabalhar com cinco materiais distintos ao mesmo tempo”, diz.
Aquele é um exemplo do trabalho que os 170 investigadores do grupo 3B”s desenvolvem diariamente na área da engenharia de tecidos e medicina regenerativa, a que o grupo se dedica desde 1998. “Combinamos em laboratório células humanas de diversas origens com materiais de origem natural, como amido de milho ou recursos de origem marinha, aos quais damos a forma do tecido que queremos regenerar, e que pode ser uma orelha, uma secção óssea ou de cartilagem”, explica Rui Reis. “As células, quando cultivadas de uma determinada maneira, transformam-se depois no tecido que queremos regenerar, que pode ser pele, osso, cartilagem ou músculo, e o material que é usado como suporte, depois degrada-se porque é orgânico, e só fica o tecido regenerado”, sublinha.
Tudo isto é já realidade, e os investigadores do 3B”s aplicam-na sem dificuldade em animais. Imagine-se um defeito numa cartilagem de joelho, num cavalo, ou num coelho. Ele é primeiro identificado por ressonância magnética para se traçar um mapa tridimensional digital, é transformado depois numa peça por impressão 3D com aquele exato formato em material orgânico, juntamente com as células que foram ensinadas a transformar-se em células de cartilagem, e o “pacote” é depois implantado no animal. Ao longo do tempo, o material orgânico degrada-se e o tecido de cartilagem regenera-se e repara o defeito. “Fazemos isso aqui no 3B”s e somos líderes mundiais nesta área”, garante Rui Reis.
Portanto, aqui forja-se o futuro: esse ponto em que estes procedimentos poderão passar a fazer parte das rotinas médicas em humanos. Esse passo, porém, não é para já. Por um lado, há todo o moroso processo de certificações por que passam obrigatoriamente os dispositivos e fármacos destinados à medicina humana. “Desde que uma coisa funciona no laboratório até chegar à farmácia, demora cerca de 20 anos”, lembra o líder do 3B”s. Por outro, a fase seguinte tem de passar por um desenvolvimento empresarial, com investimentos de capitais de risco elevados. “Chegámos a um desenvolvimento pré-clínico, temos tecnologias muito desenvolvidas, temos patentes muito competitivas a nível internacional aplicadas a alguns destes tecidos, temos algumas startups e spin offs, mas ainda há muito trabalho a desenvolver para levar isto à prática clínica”, sublinha Rui Reis. “Uma coisa é o que faz um grupo universitário como o nosso, outra é o necessário desenvolvimento seguinte”.
Seja como for, esse tempo há de chegar, embora não seja fácil fazer uma estimativa sobre esse futuro. Certamente, diz o coordenador do 3 B”s, “há coisas que vão chegar mais depressa, do que outras”. Será o caso de testes para drogas, por exemplo contra o cancro, feitos em microchips com um pedacinho de tecido humano desenvolvido em laboratório (impresso em 3D, ou não), para testar drogas capazes de bloquear o crescimento de vasos sanguíneos – uma das “armas secretas” do cancro. “Coisas deste tipo vão ser mais rápidas”, garante Rui Reis.
Agora, órgãos completos e prontos para um transplante, como um fígado ou um rim, feitos com as células do próprio paciente, depois de diferenciadas e cultivadas em laboratório, e fabricados numa daquelas bioimpressoras que custam muitas centenas de milhares de euros, ou mais, “isso, se calhar, vai levar mais 30 ou 40 anos”, calcula Rui Reis. “Mas vai acontecer, disso não há dúvida”, garante. “E, provavelmente, esta impressão 3D vai ter aí um efeito muito importante, dada a complexidade dos órgãos, com mais estruturas diferentes distribuídas de forma mais complexa”. A distribuição de cada tipo de células nos pontos certos, feita numa estrutura em 3D, e por impressão em 3D, “pode ser uma grande vantagem”, explica.
Na prática, esta tecnologia permite trabalhar com estas formas complexas com uma grande precisão, sendo certo que esta ferramenta está, ela própria, ainda a evoluir, e a grande velocidade.
Crânios, ligas de titânio e muito mais
Especialista em processos de fundição para otimização de ligas metálicas destinadas à indústria automóvel, aeronáutica e outras, o grupo de investigação de Rui Neto, no INEGI, utiliza a tecnologia da impressão 3D praticamente desde que ela surgiu, em 1987.
Junto da porta de um dos laboratórios do instituto, que está instalado no campus da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, ainda se lê a antiga designação “prototipagem rápida” numa placa. E a primeira impressora que ali chegou, que usava um sistema com tanque de resina, lá está também – ainda funciona. Mas outras, mais modernas, mais rápidas e com novas capacidades, foram-se-lhe juntando nestes anos. O próprio grupo de Rui Neto está neste momento a desenvolver, num projeto com uma empresa, uma nova impressora de grande dimensão, capaz de fazer a impressão de pré-formas em gesso, antes da produção final das peças, que serão feitas em metal.
“Desde que exista o desenho tridimensional em formato digital do que se pretende, tudo é possível de fazer com esta tecnologia”, diz Rui Neto, que segura na mão um crânio de plástico, produzido no laboratório pelo seu grupo, e que, dado o rigor da sua forma, pode, por exemplo, ser usado em aulas de anatomia, ou servir de guia para treino de cirurgias. “Antes de existir esta tecnologia, as formas de geometria complexa, como estas, não podiam ser manufaturadas”, garante.
Usando, justamente, os processos de impressão 3D, o seu grupo já desenvolveu mais de duas ou três centenas de peças muito diversas para diferentes aplicações, a maioria em projetos de colaboração com empresas ou com outros grupos de investigação. Células de combustível para a indústria automóvel, peças diversas em ligas metálicas para a indústria aeronáutica, peças em materiais poliméricos (plásticos), moldes… a lista é imensa. Mas foi por sua iniciativa que decidiu olhar também para a área dos implantes e próteses. “Sabemos fundir titânio, temos as tecnologias, decidimos explorar esta área.”
Fizeram-no durante a última década, e dos seus laboratórios chegaram a sair alguns implantes em tecidos moles, tipo silicone, que foram manufaturados à medida com esta tecnologia e que estão hoje a ser usados por algumas pessoas: uma cavidade ocular, que estava em falta, e que permitiu restituir a normalidade a um rosto; a parte da frente de um pé, com os dedos, para ajudar ao equilíbrio na locomoção. Além de próteses em metal, para joelho e anca, ou os tais crânios, e peças de crânio, para servir de guias cirúrgicos.
Desenvolvidos os processos e ganha a especialização, esta é no entanto uma área de trabalho em que o grupo já não está a apostar agora. “Fizemos seis ou sete anos de desenvolvimento destes processos, mas não apareceram empreendedores para levar isto por diante, e nós temos de nos dedicar a outras coisas para podermos continuar economicamente saudáveis”, explica Rui Neto.
Solicitações não lhes faltam, aliás, e a impressão 3 D, de qualquer forma, veio para ficar. Está a evoluir, vai evoluir muito mais e no futuro há que contar com o muito que tem para dar: maior precisão e novos materiais, incluindo os biológicos; crescimento e maior qualidade nas low cost e a possibilidade de fazer peças individualizadas e à medida para toda a gente, e por toda a gente – ou quase.
Fonte: DN
Foto: ÁLVARO ISIDORO / GLOBAL IMAGENS