Enxertos ósseos sob medida: o futuro da ortopedia com impressão 3D
E se fosse possível imprimir ossos sob medida para cada paciente? Essa é a pergunta que move um grupo de pesquisadores da Universidade de Waterloo, no Canadá, que desenvolve um material biocompatível capaz de ser impresso em 3D com alta precisão — uma solução que pode transformar a cirurgia reconstrutiva.
O projeto é liderado pelo Dr. Thomas Willett, do Departamento de Engenharia de Design de Sistemas, cuja experiência direta com cirurgiões ortopédicos do Hospital Mount Sinai, em Toronto, despertou a ideia.
“Percebi que os métodos usados, embora eficazes, eram extremamente complexos e exigiam muita habilidade”, disse Willett. “Pensei que poderíamos fazer algo com a engenharia, usando a impressão 3D para produzir um enxerto ósseo.”
Solução personalizada para um desafio antigo
Hoje, a substituição de ossos danificados normalmente depende de implantes metálicos ou de enxertos de tecido ósseo doado — ambos difíceis de adaptar com exatidão à anatomia de cada paciente. Isso torna o procedimento mais complexo e aumenta os riscos de rejeição ou complicações.
Com um material próprio para impressão 3D, os cirurgiões poderiam criar enxertos com formato e estrutura específicos para cada caso. Isso não apenas facilitaria o procedimento, como também aumentaria a segurança e a eficácia da cirurgia.
“A impressão 3D também nos permitiria adicionar características projetadas que mantêm o enxerto no lugar”, disse Willett. “Isso eliminaria a necessidade de parafusos e placas metálicas normalmente usados pelos cirurgiões.”
“Poderíamos ter um material totalmente personalizável para o paciente, o que teria um grande impacto no sucesso dos enxertos ósseos e nos resultados cirúrgicos.”
A ciência por trás do novo enxerto
Com apoio dos Institutos Canadenses de Pesquisa em Saúde, Willett e a Dra. Maud Gorbet, diretora do programa de Engenharia Biomédica da universidade, reuniram um time multidisciplinar para transformar essa ideia em realidade. Entre os colaboradores estão o Dr. Dibakar Mondal, a Dra. Sanaz Saadatmand Hashemi e a doutoranda Elizabeth Diederichs, que ainda atua no projeto.
O foco da pesquisa está no desenvolvimento de um material nanocompósito, criado a partir da combinação de um triglicerídeo (substância semelhante à gordura) com nanopartículas de hidroxiapatita — um componente já presente naturalmente nos ossos.
“As partículas de hidroxiapatita desempenham vários papéis”, explicou Willett. “Elas oferecem reforço mecânico, tornando o material mais rígido e forte. Também criam uma superfície favorável para que o material se combine com as células ósseas.”
À medida que o corpo se regenera, o enxerto interage com os tecidos naturais e vai sendo lentamente substituído pelo novo osso, promovendo uma recuperação mais eficiente e natural. Um estudo publicado em 2024 no Journal of Biomedical Materials Research reforçou a viabilidade do uso de hidroxiapatita em nanoescala para esse tipo de aplicação.
Equilíbrio entre resistência e integração
A etapa atual do projeto é a otimização do material. O objetivo é encontrar um equilíbrio entre resistência estrutural e capacidade de ser absorvido gradualmente pelo corpo. A pesquisadora Elizabeth Diederichs destaca os desafios dessa fase:
“O desafio agora é a otimização”, explicou Diederichs. “É um jogo de equilíbrio entre todas as qualidades que precisamos.”
O material precisa ser suficientemente durável para suportar as cargas do corpo humano, mas também capaz de se degradar no ritmo ideal para permitir que o osso natural cresça e ocupe seu lugar.
“Podemos fazer tomografias e usar design assistido por computador para desenvolver um modelo da peça óssea que precisa ser impressa”, disse Willett. “Poderíamos usar esse processo para qualquer osso que tenha perdido uma parte significativa ou tenha uma geometria complexa.”
Aplicações além da medicina humana
Além de oferecer benefícios significativos em cirurgias ortopédicas humanas, os enxertos impressos em 3D também têm potencial para uso veterinário. Isso pode evitar amputações em animais de estimação, melhorando sua qualidade de vida.
O trabalho da equipe de Waterloo tem o potencial de mudar radicalmente a forma como enxertos ósseos são produzidos e aplicados, aproximando a medicina de um futuro mais preciso, seguro e personalizado.
“Acho isso muito empolgante”, disse Diederichs. “Poderíamos ter um material totalmente personalizável para o paciente, o que teria um grande impacto no sucesso dos enxertos ósseos e nos resultados cirúrgicos.”
Fonte: Universidade de Waterloo
