O estreitamento da traqueia ou dos brônquios principais devido a lesões ou doenças pode terminar muito mal. Se os pacientes recebem muito pouco ar, oxigênio, correm o risco de sufocar e muitas vezes precisam de ajuda médica o mais rápido possível.

Os cirurgiões inserem stents feitos de silicone ou metal utilizável em medicina como forma de tratar esses pacientes. Embora tragam alívio rapidamente, os implantes também têm desvantagens:os stents de metal devem ser removidos cirurgicamente com algum esforço, o que é um fardo para os pacientes, enquanto os stents de silicone geralmente migram para longe do local de inserção. A razão para isso é que os implantes não são adaptados à anatomia do paciente.

Uma equipe de pesquisa da ETH Zurich, composto por membros dos grupos de Materiais Complexos e Formulação e Entrega de Medicamentos, já desenvolveu um stent para vias aéreas em conjunto com pesquisadores do University Hospital Zurich e da University of Zurich; é adaptado para pacientes e bioabsorvível, (ou seja, gradualmente se dissolve degrada após a implantação). Esses stents são fabricados por meio de um processo de impressão 3-D conhecido como digital light processing (DLP) e resinas fotossensíveis especialmente adaptadas para esse fim.

Primeiro, os pesquisadores criam uma imagem de tomografia computadorizada de uma seção específica das vias aéreas. Com base nisso, eles desenvolvem um modelo digital 3D do stent. Os dados são então transferidos para a impressora DLP, que produz o stent personalizado camada por camada.

No processo DLP, uma plataforma de construção é imersa em um reservatório cheio de resina. A plataforma é então exposta à luz ultravioleta nos locais desejados de acordo com o modelo digital. Onde a luz atinge a resina, ele endurece. A plataforma é abaixada um pouco e a próxima camada é exposta à luz. Desta maneira, o objeto desejado é criado camada por camada.

Resina especial desenvolvida

Até agora, A tecnologia DLP só poderia produzir objetos rígidos e quebradiços usando materiais biodegradáveis. Os pesquisadores ETH, Portanto, desenvolveu uma resina especial que se torna elástica após a exposição à luz.

Esta resina é baseada em dois macromonômeros diferentes. As propriedades do material do objeto produzido com ele podem ser controladas pelo comprimento (peso molecular) dos macromonômeros usados ​​e por sua proporção de mistura, como os pesquisadores mostram em seu último estudo em Avanços da Ciência .

Assim que a luz ultravioleta atinge a resina, os monômeros se conectam e formam uma rede polimérica. Uma vez que a resina recém-desenvolvida é muito viscosa à temperatura ambiente, os pesquisadores tiveram que processá-lo em temperaturas de 70 a 90 graus Celsius.

Os pesquisadores produziram várias resinas com monômeros diferentes e testaram os protótipos que eles fizeram para ver se o material é compatível com células e biodegradável. Eles também testaram os protótipos quanto à elasticidade e ao estresse mecânico, como compressão e tensão.

Finalmente, os cientistas usaram o material com as propriedades desejadas para fazer stents, que foram testados em coelhos.

A inserção dos stents também exigiu um instrumento especial, já que os objetos impressos em 3D devem ser entregues dobrados. Isso requer que os implantes não possam ser dobrados ou espremidos na direção errada e que eles tenham que se desdobrar perfeitamente no local de implantação.

Os pesquisadores incluíram ouro na estrutura do stent para facilitar o uso de imagens médicas para rastrear sua localização durante a inserção. Isso torna o stent mais robusto, mas não altera sua tolerabilidade.

Testes bem-sucedidos, boas perspectivas

Os testes em coelhos realizados pelo grupo de pesquisa de Daniel Franzen, Médico Sênior do Departamento de Pneumologia do Hospital Universitário de Zurique, e o corpo docente da Vetsuisse foi bem-sucedido. Os pesquisadores conseguiram mostrar que os implantes são biocompatíveis e que são absorvidos pelo corpo após seis a sete semanas. Dez semanas após a implantação, o stent não era mais visível nas imagens de raios-X. Além disso, os stents inseridos geralmente não se moviam de seu local de inserção.

"Este desenvolvimento promissor abre perspectivas para a produção rápida de implantes médicos personalizados e dispositivos que precisam ser muito precisos, elástica e degradável no corpo, "diz Jean-Christophe Leroux, Professor de Formulação e Entrega de Medicamentos na ETH Zurich. Pesquisas futuras se concentrarão em tornar a inserção dos stents o mais suave possível.

Além disso, os processos devem ser projetados de tal forma que a produção seja possível no ponto de uso, ou pelo menos envolveria cadeias de abastecimento curtas. O processo ainda está em escala de laboratório. "Contudo, produzir tais stents em grande escala é um empreendimento complexo que ainda precisamos estudar melhor, "diz André Studart, chefe do Grupo de Materiais Complexos da ETH. Contudo, ele diz que a técnica pode ser transferida com relativa facilidade para aplicações médicas semelhantes. "Portanto, esperamos que seja apenas uma questão de tempo antes que nossa solução chegue à clínica, "diz o professor.

O estudo é publicado em Avanços da Ciência .