Válvulas cardíacas artificiais feitas com impressão 3D funcionam perfeitamente

As tecnologias aperfeiçoam os produtos que podem ser usados nos mais variados locais. Exemplo disso são as válvulas cardíacas artificiais feitas sob medida com impressão 3D. Este método pode ser a solução para a crescente procura de válvulas para o coração, dado que há cada vez mais necessidade numa sociedade envelhecida e sem grandes recursos.

Segundo um estudo recente, a tecnologia de impressão 3D deste tipo de prótese pode ser um fator vital para a vida de milhões de seres humanos.

Coração humano poderá receber válvulas feitas com impressão 3D

O coração humano tem quatro câmaras, cada uma equipada com uma válvula para garantir o fluxo sanguíneo somente numa direção. Se qualquer uma das válvulas cardíacas falhar, estreitar-se ou distender-se (ou mesmo romper-se), o sangue voltará para os átrios ou ventrículos, colocando o coração inteiro sob pressão severa. Na pior das hipóteses, isso pode levar a arritmia ou até mesmo insuficiência cardíaca.

Dependendo da gravidade do defeito, as válvulas cardíacas artificiais podem resolver o problema. Assim, nas próximas décadas, a procura por esse tipo de cirurgia provavelmente aumentará em muitas partes do mundo devido ao envelhecimento da população, à falta de exercícios físicos e à má alimentação.

Estima-se que cerca de 850.000 pessoas necessitarão de válvulas cardíacas artificiais em 2050. Nesse sentido, os investigadores têm procurado uma alternativa para a substituição das válvulas cardíacas atualmente em uso.

Novos materiais podem aumentar a esperança média de vida de um doente

Ao contrário das válvulas cardíacas convencionais, a válvula cardíaca de silicone pode ser adaptada com maior precisão ao paciente. Isto porque é determinado primeiro a forma e o tamanho individual da válvula com recurso à tomografia computorizada ou ressonância magnética. Isto permite impressão 3D de uma válvula cardíaca que se adapta perfeitamente à câmara cardíaca do paciente.

Os investigadores usam as imagens para criar um modelo digital e uma simulação de computador para calcular antecipadamente as forças que atuam sobre o implante e a sua potencial deformação. O material utilizado também é compatível com o corpo humano. Além disso, o fluxo sanguíneo que passa através da válvula cardíaca artificial é tão bom quanto com as válvulas de substituição convencionais.

Cirurgiões cardíacos têm tradicionalmente usado implantes que consistem em polímeros duros ou tecido animal (de vacas ou porcos) combinados com armações de metal. Para evitar que o corpo rejeite esses implantes, os pacientes precisam tomar imunossupressores ou anticoagulantes durante toda a vida, que têm efeitos colaterais indesejáveis ​​significativos.

Mais fácil, mais barato e com melhores resultados

Além disso, as válvulas de substituição convencionais têm uma forma geométrica muito rígida, o que torna difícil aos cirurgiões garantir uma boa vedação entre as novas válvulas e o tecido cardíaco.

As válvulas de substituição usadas atualmente são circulares, mas não correspondem exatamente à forma da aorta, que é diferente para cada paciente.

Explicou o co-autor Manuel Schaffner, ex-aluno de doutorado de André Studart, professor de materiais complexos na ETH Zurique. Mais ainda, fabricar válvulas cardíacas artificiais é caro e demorado.

O novo tipo de válvulas cardíacas de silicone contorna esse problema. Leva apenas uma hora e meia aos a produzir uma válvula com uma impressora 3D. Em contraste, leva vários dias úteis para fabricar uma válvula cardíaca artificial à mão a partir de material bovino. A produção com impressoras 3D também pode acelerar: uma bateria de impressoras poderia, por exemplo, produzir dezenas ou até centenas de válvulas todos os dias.

Criar novas válvulas cardíacas com impressão 3D

Primeiro, os cientistas criam uma impressão negativa da válvula. Eles borrifam tinta de silicone sobre essa impressão na forma de uma coroa de três pontas, que forma as abas finas da válvula.

Posteriormente, uma impressora de extrusão deposita uma pasta de silicone resistente para imprimir padrões específicos de fios finos na superfície. Estes correspondem a fibras de colagénio que passam através de válvulas cardíacas naturais. Em seguida, as roscas de silicone reforçam a aba da válvula e prolongam a vida útil da válvula de substituição. O investigador imprime a raiz do vaso sanguíneo ligado à válvula cardíaca usando o mesmo procedimento. Já, no final, cobre-o com um stent em forma de rede, necessário para ligar a substituição da válvula de silicone ao sistema cardiovascular do paciente.

Testes iniciais produziram resultados muito promissores para a função da nova válvula. O objetivo dos cientistas de materiais é estender a vida útil dessas válvulas de substituição para 10 a 15 anos. É por quanto tempo os modelos atuais duram em pacientes antes de precisarem ser trocados.

Seria maravilhoso se um dia pudéssemos produzir válvulas cardíacas que durassem uma vida inteira e possivelmente até crescessem com o paciente, para que também pudessem ser implantadas em pessoas jovens.

Referiu Schaffner.

A chegada desta prótese para o coração poderá demorar 10 anos

No entanto, ainda serão necessários pelo menos 10 anos para que as novas válvulas cardíacas artificiais entrem em uso clínico. Isto porque ainda é necessário passarem por testes clínicos exaustivos.

O autor co-líder Fergal Coulter, que desenvolveu as impressoras 3D que produzem as válvulas cardíacas, está atualmente a trabalhar no desenvolvimento da válvula cardíaca de silicone.

Essas experiências são necessários para garantir que a tecnologia tenha alguma hipótese de ser usada em pacientes humanos.

Reforçou Fergal Coulter.

Além disso, ainda estão a ser estudados novos materiais que podem prolongar a vida útil das válvulas cardíacas.

No entanto, um parceiro industrial ou possivelmente uma spin-off será importante para tornar a válvula cardíaca comercialmente disponível no mercado. Por fim, a investigação foi publicada na revista Matter.