Ossos artificiais feitos de madeira em fase de teste

 

Experimentados em ovelhas, os ossos estão a dar bons resultados

2010-01-12

Anna Tampieri lidera a investigação

Um grupo de cientistas de Itália está a criar ossos artificiais de madeira que poderão vir a ser implantados em seres humanos.

Os investigadores do Laboratório ISTEC de Biocerâmica de Faenza (Bolonha) descobriram uma forma de converter madeira de ratã (Calamus rotang) em material similar ao tecido ósseo do ser humano. Esses «ossos» foram já experimentados em ovelhas.

O processo consiste em cortar os compridos caules tubulares do ratã (madeira de palmeiras) em pequenas peças maleáveis.

Depois, estas são cortadas em pedaços ainda mais pequenos para poderem ser submetidas a um complexo processo químico. As peças são colocadas num forno onde se acrescentam carbono e cálcio.

Vão posteriormente para outra máquina onde são submetidos a uma intensa pressão e injectados com uma solução de fosfato. Dez dias depois a madeira transforma-se num material semelhante ao osso.

Os cientistas testaram outros tipos de madeira, mas foi a ratã que melhor se adequou ao pretendido, graças às suas características. Como é porosa, o sangue, os nervos e outros compostos podem circular através dela.

A madeira depois da transformação  química

Anna Tampieri, investigadora que lidera o grupo, acredita que este processo é promissor. O novo osso é forte e por isso aguenta o peso do corpo. Além do mais, é durável e não precisa de ser substituído, ao contrário dos actuais ósseos artificiais.

O novo osso está a ser estudado pelo Hospital Universitário de Bolonha, onde o ortopedista Maurillo Marcacci faz as observações das ovelhas em que foram implantados.

Partículas dos ossos verdadeiros estão a migrar para o osso de madeira. Os investigadores acreditam que dentro de alguns meses o osso natural e o artificial não se distinguirão.

Fonte: Ciência Hoje

Pele eletrônica artificial terá uso em robôs e humanos

Os cientistas conseguiram dar uma elevada flexibilidade aos materiais inorgânicos, muito eficientes, mas geralmente quebradiços. [Imagem: Takei et al./Nature Materials]

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/09/2010

Pesquisadores da Universidade da Califórnia em Berkeley, nos Estados Unidos, sintetizaram um novo material eletrônico sensível à pressão a partir de nanofios semicondutores.
A conquista abre caminho para o desenvolvimento de um novo tipo de pele artificial para uso em robôs e, no futuro, também em humanos.
"A ideia é fazer com que o material tenha funcionalidades semelhantes à da pele humana, o que implica incorporar a capacidade de tocar e de sentir objetos", disse Ali Javey, coordenador da pesquisa.
O material, batizado de e-skin (pele eletrônica) por seus criadores, é o primeiro feito de semicondutores inorgânicos cristalinos.
Pele artificial robótica
Uma pele artificial sensível ao toque ajudará a superar um grande desafio na robótica: controlar a quantidade de força necessária para segurar e manipular uma ampla gama de objetos.
"Os humanos sabem como segurar um ovo totalmente frágil sem quebrá-lo. Se quisermos que um robô faça isso, ou lave as louças, por exemplo, precisamos ter certeza de que ele não quebrará as taças de vinho no processo. Mas também queremos que o mesmo robô seja capaz de segurar com firmeza uma chaleira sem derrubá-la", disse Javey.
Um objetivo mais distante é usar a pele eletrônica para restaurar o sentido do tato em pacientes que precisam de membros protéticos. Mas essas novas próteses ainda exigirão avanços importantes na integração dos sensores eletrônicos com o sistema nervoso humano.
Em 2008, a mesma equipe havia criado o primeiro chip sensorial, integrando sensores e circuitos eletrônicos em uma mesma plataforma.
Pele eletrônica inorgânica
Tentativas anteriores de desenvolver pele artificial se basearam em materiais orgânicos, por serem flexíveis e de processamento relativamente simples.
"O problema é que os materiais orgânicos são semicondutores ruins, o que significa que dispositivos eletrônicos feitos com eles precisarão frequentemente de altas tensões para que seus circuitos funcionem", disse Javey.
Já os materiais inorgânicos, como o silício cristalino, têm propriedades elétricas excelentes, podem operar com baixa potência e são quimicamente estáveis. "Mas, historicamente, esses materiais têm-se mostrado sem flexibilidade e fáceis de quebrar," disse Javey.
"Nesse aspecto, trabalhos de vários grupos de pesquisa, inclusive o nosso, têm mostrado recentemente que fitas ou fios minúsculos de materiais inorgânicos podem se tornar altamente flexíveis, isto é, ideais para eletrônicos flexíveis e sensores," afirma o pesquisador.

Os transistores foram integrados sob uma borracha sensível à pressão, de modo a se inserir a funcionalidade sensorial. [Imagem: Takei et al./Nature Materials]

Como é feita a pele eletrônica
Para fabricar a pele eletrônica, inicialmente os cientistas cultivaram nanofios de germânio e silício, com espessura nanométrica (bilionésimos de metro), em um tambor cilíndrico. Em seguida, o tambor foi rolado em um substrato pegajoso.
O substrato usado foi um filme polimérico de poliimida, mas os pesquisadores afirmam que a técnica pode funcionar com diversos materiais, incluindo outros plásticos, papel ou vidro.
À medida que o tambor rolava, os nanofios eram depositados no substrato de maneira ordenada, formando a base a partir da qual folhas finas e flexíveis de materiais eletrônicos podem ser construídas.
Os pesquisadores imprimiram os nanofios em matrizes quadradas com 18 por 19 pixels, medindo 7 centímetros de cada lado. Cada pixel contém um transistor feito de centenas de nanofios semicondutores. Os transistores foram integrados sob uma borracha sensível à pressão, de modo a se inserir a funcionalidade sensorial.
A matriz precisou de menos de 5 volts de eletricidade para funcionar e manteve seu rendimento após ter sido submetida em testes a mais de 2 mil ciclos de dobras.
Segundo os pesquisadores, a pele eletrônica foi capaz de detectar pressões de 0 a 15 quilopascals, uma faixa comparável à força usada para atividades diárias, como digitar em um teclado de computador ou segurar um objeto.

Rim artificial implantável promete acabar com diálise

Modelo do rim bioartificial implantável mostrando seu sistema em dois estágios. Milhares de filtros em nanoescala removem as toxinas do sangue, enquanto um "biocartucho" de células tubulares renais replicam as funções de equilíbrio metabólico e da água de um rim humano 

Fonte: Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/09/2010

Pesquisadores da Universidade da Califórnia, em São Francisco, nos Estados Unidos,apresentaram um modelo de um aparelho que poderá se tornar o primeiro rim artificial implantável, em um desenvolvimento que poderá eliminar a necessidade de diálise e acabar com as filas de transplantes.

Biofiltro
O aparelho contém milhares de filtros microscópicos e um biorreator que replica as funções de equilíbrio metabólico e da água de um rim real.
O rim artificial implantável está sendo desenvolvido em um esforço colaborativo multidisciplinar, que inclui engenheiros, biólogos e médicos de várias instituições dos Estados Unidos.
O tratamento já comprovou ser eficiente - uma versão maior do aparelho e as suas partes constituintes foram testadas com sucesso em modelos animais e em pacientes graves.
O objetivo dos cientistas agora e miniaturizar o equipamento, usando a tecnologia de fabricação de chips para criar um rim artificial "do tamanho de uma caneca de café", além de compartimentos especiais para inserir culturas de células vivas do rim.
Rim artificial implantável
O rim artificial implantável é um equipamento em dois estágios que usa um hemofiltro para remover as toxinas do sangue.
Contudo, mais do que um mero filtro, o equipamento emprega as últimas técnicas de engenharia de tecidos - tecidos biológicos crescidos em laboratório - que permitem que células tubulares renais vivas cresçam em compartimentos adequados dentro do equipamento, fornecendo outras funções biológicas de um rim saudável.
O equipamento funciona com base na pressão do sangue do próprio paciente para realizar a filtragem, dispensando o uso de bombas e, portanto, de baterias ou de uma fonte de energia externa.
A primeira fase do projeto, que já foi concluída, incluiu o desenvolvimento das tecnologias necessárias para miniaturizar o equipamento até um tamanho que possa caber no corpo humano e o teste dos componentes individuais em modelos animais.
Na segunda fase, que começou agora, a equipe está fazendo o trabalho de acabamento mais sofisticado, necessário para dimensionar o rim artificial para seres humanos.
Transplante de rim artificial
Segundo os médicos, o dispositivo poderá ser implantado sem a necessidade de usar supressores imunológicos, permitindo que o paciente leve uma vida mais próxima do normal do que quando ele precisa se deslocar constantemente para fazer diálises ou após receber um transplante de um doador humano.
"Este dispositivo foi projetado para oferecer a maior parte dos benefícios de um transplante de rim, resolvendo o problema do reduzido número de doadores de rins," disse Shuvo Roy, um especialista no desenvolvimento de sistemas microeletromecânicos (MEMS) para aplicações biomédicas.
Segundo Roy, os primeiros rins artificiais vão agora começar a ser testados em modelos animais, e deverão estar prontos para testes clínicos em humanos em um período de cinco a sete anos.
A insuficiência renal crônica, a fase final da doença renal, atualmente só é plenamente tratada com um transplante de rim. O número de pacientes que chegam a esse estágio está aumentando, em parte por causa de lesões renais associada ao diabetes e à hipertensão.

Tecnologias na Radioterapia e aplicação na Engenharia Biomédica

Tecnologias na Radioterapia e aplicação na Engenharia Biomédica

Fonte: Trabalho de Física Médica-UFPE
Recife, junho de 2010
Alunos(a): Ana Laisi M. Parente, Cayo Leal


A cada ano, o câncer mata aproximadamente sete milhões de pessoas no mundo, segundo cálculos do Fundo de Pesquisas sobre o Câncer Mundial, que, no entanto, acha que este número pode chegar a 16 milhões até 2020. Contudo, se a doença é diagnosticada a tempo no paciente, há grandes possibilidades da pessoa sobreviver à doença, ou pelo menos prolongar um pouco o tempo de vida que a resta.
A Radioterapia é um tratamento que ajuda no combate ao câncer, através de radiações que atingem diretamente o tumor, com esse ataque a velocidade da regressão tumoral apresenta um grau de sensibilidade, pois a célula tumoral apresenta um poder de divisão fora dos padrões de uma célula normal, ou seja, a radiação atinge as células que apresentam maior atividade no corpo, logo, as células tumorais.

Conceito
Câncer é o nome dado ao crescimento desordenado de células que invadem os tecidos e órgãos, podendo espalhar-se (metástase) para outras regiões do corpo. Dividindo-se rapidamente, estas células tendem a ser muito agressivas, se dividem sem respeitar os limites normais, invadem e destroem tecidos adjacentes, e podem se espalhar para lugares distantes no corpo, determinando a formação de tumores (acúmulo de células cancerosas) ou neoplasias malignas. Por outro lado, um tumor benigno são auto-limitados em seu crescimento e nao invadem tecidos adjacentes (embora alguns tumores benignos sejam capazes de se tornarem malignos).

Figura 2: Células Cancerígenas


Como se comportam as Células Cancerosas:

• Multiplicam-se de maneira descontrolada, mais rapidamente do que as células normais do tecido à sua volta, invadindo-o. Geralmente, têm capacidade para formar novos vasos sanguíneos que as nutrirão e manterão as atividades de crescimento descontrolado, o acúmulo dessas células forma os tumores malignos.
• Adquirem a capacidade de se desprender do tumor e de migrar, invadem inicialmente os tecidos vizinhos, podendo chegar ao interior de um vaso sangüíneo ou linfático e, através desses, disseminar-se, chegando a órgãos distantes do local onde o tumor se iniciou, formando as metástases. Dependendo do tipo da célula do tumor, algumas dão metástases rapidamente e mais precocemente, outros o fazem bem lentamente ou até não o fazem.
• As células cancerosas são, geralmente, menos especializadas nas suas funções do que as suas correspondentes normais. Conforme as células cancerosas vão substituindo as normais, os tecidos invadidos vão perdendo suas funções. Por exemplo, a invasão dos pulmões gera alterações respiratórias, a invasão do cérebro pode gerar dores de cabeça, convulsões, alterações da consciência etc.

• Radioterapia

É um tratamento no qual se utilizam radiações para destruir células tumorais, empregando feixe de radiações ionizantes. Uma dose pré-calculada de radiação é aplicada, em um determinado tempo, a um volume de tecido que engloba o tumor, buscando erradicar todas as células tumorais, com o menor dano possível às células normais circunvizinhas, à custa das quais se fará a regeneração da área irradiada.
As radiações ionizantes são eletromagnéticas ou corpusculares e carregam energia, ao interagirem com os tecidos, dão origem a elétrons rápidos que ionizam o meio e criam efeitos químicos como a hidrólise da água e a ruptura das cadeias de DNA. Estas radiações não são vistas e durante a aplicação o paciente não sente nada.
A resposta dos tecidos às radiações depende de diversos fatores, tais como a sensibilidade do tumor à radiação, sua localização e oxigenação, assim como a qualidade e a quantidade da radiação e o tempo total em que ela é administrada.
Para que o efeito biológico atinja maior número de células neoplásicas e a tolerância dos tecidos normais seja respeitada, a dose total de radiação a ser administrada é habitualmente fracionada em doses diárias iguais, quando se usa a terapia externa. A morte celular pode ocorrer então por variados mecanismos, desde a inativação de sistemas vitais para a célula até sua incapacidade de reprodução. A Metade dos pacientes que possuem câncer, geralmente são tratados com radiações, e é cada vez maior o número de pessoas que ficam curadas com este tratamento. Para muitos pacientes, é um meio bastante eficaz, fazendo com que o tumor desapareça e a doença fique controlada, ou até mesmo curada.
Quando não é possível obter a cura, a radioterapia pode contribuir para a melhoria da qualidade de vida. Isso porque as aplicações diminuem o tamanho do tumor, o que alivia a pressão, reduz hemorragias, dores e outros sintomas, proporcionando alívio aos pacientes.
A velocidade da regressão tumoral representa o grau de sensibilidade que o tumor apresenta às radiações. Depende fundamentalmente da sua origem celular, do seu grau de diferenciação, da oxigenação e da forma clínica de apresentação. A maioria dos tumores radiossensíveis são radiocuráveis. Entretanto, alguns se disseminam independentemente do controle local, outros apresentam sensibilidade tão próxima à dos tecidos normais, que esta impede a aplicação da dose de erradicação. A curabilidade local só é atingida quando a dose de radiação aplicada é letal para todas as células tumorais, mas não ultrapassa a tolerância dos tecidos normais.
Como a radioterapia é um método de tratamento local e/ou regional, pode ser indicada de forma exclusiva ou associada aos outros métodos terapêuticos. Em combinação com a cirurgia, poderá ser pré-, per- ou pós-operatória. Também pode ser indicada antes, durante ou logo após a quimioterapia. A radioterapia pode ser radical (ou curativa), quando se busca a cura total do tumor; remissiva, quando o objetivo é apenas a redução tumoral; profilática, quando se trata a doença em fase subclínica, isto é, não há volume tumoral presente, mas possíveis células neoplásicas dispersas; paliativa, quando se busca a remissão de sintomas tais como dor intensa, sangramento e compressão de órgãos; e ablativa, quando se administra a radiação para suprimir a função de um órgão, como, por exemplo, o ovário, para se obter a castração actínica.

Equipamentos utilizados na Radioterapia:

Raio-X de Quilovoltagem
Três tipos de terapia fazem uso desse equipamento: terapia de contato, superficial e profunda. No aparelho, os elétrons são acelerados por meio de uma diferença de potencial entre dois eletrodos (cátodo e ânodo). O cátodo consiste em um filamento helicoidal de tungstênio, que quando aquecido, libera elétrons em direção ao ânodo, formando uma corrente eletrônica que viaja diretamente entre o filamento e o ânodo (também conhecido como alvo). A desaceleração causada pela colisão dos elétrons com o alvo emite radiação X. Os raios-x vão para todas as direções, por isso uma carapaça metalizada envolve a ampola, deixando passar apenas um feixe de radiação direcionado. Como grande parte da energia é convertida em calor, o alvo tem que ser feito de um material de alto ponto de fusão, como o tungstênio. A ordem da voltagem aplicada é quilovolt e a corrente de elétrons é da ordem de miliampère (mA). Esse processo é limitado, não atingindo energias muito altas.

Terapia de Contato
É o primeiro tipo de terapia que faz uso de equipamentos de raios x de quilovoltagem. Estes aparelhos operam com quilovoltagem entre 30 e 50 kVp (kilo volt pico) e, normalmente, com 2 mA de corrente. Alcançam profundidades de até 2 cm nos tecidos, mas atualmente vêm sendo substituídos pela eletronterapia, que emite um feixe de elétrons com energia entre 4 e 10 MeV, em uma profundidade de até 5 cm.
▪ Terapia Superficial - Também opera com equipamentos de raios x, porém com potenciais de 50 a 150 kVp e com corrente entre 10 e 20 mA. A distância foco-superfície fica entre 20 e 40 cm.
▪ Terapia Profunda (ou Ortovoltagem) - O equipamento de raios x atua em potenciais entre 150 e 300 kVp, com corrente no tubo entre 10 e 20 mA. A distância foco-superfície fica entre 30 e 50 cm.

Figura  : Raio-X de Quilovoltagem - Ortovoltagem (Stabilipan)


Atualmente os equipamentos de Ortovoltagem cederam lugar para os equipamentos de Megavoltagem, pois o poder de penetração dos equipamentos de megavoltagem é bem superior que os equipamentos de ortovoltagem. Por isso, os esquemas de tratamento e composições de campo utilizadas com aparelhos de cobalto e Aceleradores Lineares produzem uma homogeneidade de dose e menor irradiação dos tecidos sadios em níveis incomparáveis aos da ortovoltagem.

 Equipamentos de Megavoltagem (Aceleradores Lineares)
Submetidos às altas velocidades entre um pólo positivo (+) e negativo (-), os elétrons chocam-se com um anteparo metálico de alto número atômico, localizado na extremidade positiva. Tudo isso ocorre dentro de um tubo com vácuo, o que aumenta ainda mais a velocidade dos elétrons. A bruta desaceleração causada pela colisão dos núcleos dos átomos do anteparo com os elétrons,faz com que os últimos liberem energia. Tal energia, que fica na faixa de 1 MeV ou mais, é transformada em raios x.
O princípio básico de funcionamento dos aceleradores lineares baseia-se na utilização de um tubo cilíndrico, cujo interior possui discos metálicos com um orifício no meio. Esses discos estão de tal maneira que fique uma fileira ordenada alternadamente com pólos negativo, positivo, negativo, positivo. No momento em que os elétrons são guiados por microondas geradas em pequenos pulsos (ou ondas de radiofreqüência), o feixe de elétrons passa pelos orifícios dos discos e aumenta de velocidade. Dessa maneira, e com campos elétricos variáveis, os elétrons são acelerados até a energia desejada. Os aceleradores lineares apresentam muitas vantagens em relação aos outros aparelhos. Apesar de gerarem muito mais energia, o mecanismo de precisão dos aceleradores é mais seguro e a taxa de dose de radiação é fixa ao longo do tempo. Eles também não fazem uso de elementos atômicos que precisam ser guardados após sua vida útil. Isso não acontece com os aparelhos de cobalto, nos quais as fontes de radiação precisam ser devolvidas em contêineres especiais para a fábrica, onde serão mantidos em observação rigorosa por anos. Por outro lado, os aceleradores precisam de maior manutenção e pessoal mais habilitado para o seu funcionamento.
Atualmente, o principal objetivo dos estudos referentes à radioterapia é o desenvolvimento de técnicas e equipamentos que permitam a liberação de doses altas de radiação no volume a ser tratado, mantendo-se as doses nos tecidos vizinhos em valores tão baixo quanto possível.
Com o intuito de aumentar a eficiência do tratamento radioterápico, aceleradores lineares de uso médico de alta energia ( acima de 10 MV ) são utilizados. No entanto, a interação dos feixes primários de fótons e elétrons com os materiais constituintes do cabeçote do acelerador produzem feixes terapêuticos que são contaminados por nêutrons. Esses fotonêutrons (nêutrons gerados por fótons) atravessam o cabeçote do acelerador em todas as direções, contribuindo com uma dose indesejável para o paciente. Dessa forma, o conhecimento dos espectros de fotonêutrons gerados em aceleradores clínicos é importante, para a determinação dos valores de dose de nêutrons administrados aos pacientes num tratamento de radioterapia.

Figura : Esquema de um acelerador linear: 1-Fonte de elétrons; 2-Alvo; 3-Feixe de elétrons ou fótons, 4-Mesa de tratamento.

Figura  : Acelerador Linear (Toshiba- Mitsubishi LMR)



   Telecobaltoterapia
Fontes de Co-60 liberam fótons com energias de 1,17 MeV e 1,33 MeV. Como a fonte é radioativa, a emissão de fótons é contínua, ou seja, a fonte não para de emitir fótons. Quando a máquina está desligada, a fonte permanece guardada numa blindagem adequada para evitar a saída dos raios gamas.
Como conseqüência do decaimento radioativo, as fontes de alta atividade(centenas de GBq), dos aparelhos de cobalto-60 diminuem de intensidade na taxa de 1,1% ao mês. Depois de 5,27 anos, que é o valor de meia-vida do Co-60, o tempo de exposição do paciente ao feixe é maior em relação ao inicial para que seja atingida a mesma dose. Isto acarreta uma chance maior do paciente se mover, principalmente, quando sente dores intensas, fazendo com que o tumor fique fora do campo de irradiação, não seja adequadamente tratado e, também, que partes sadias entrem no campo e sejam lesadas.
Desse modo, uma fonte de cobalto-60 de teleterapia deve ser trocada pelo menos a cada 8 anos. Entretanto, deve ser enfatizado que os aparelhos que portam uma fonte de cobalto-60 necessitam de menos manutenção dos que os aceleradores lineares.
Não mais recomendado como fonte desse aparelho, devido a sua baixa penetração e rendimento, o césio-137 ainda pode ser encontrado em serviços mais antigos. Hoje, a fonte de radiação utilizada é o cobalto-60, graças ao advento dos reatores nucleares, que permitiram a produção de radioisótopos de alta atividade. O cobalto-60 emite 1,17 a 1,33 MeV de energia na forma de raios gama, e por esta energia ser emitida continuamente e para todas as direções, a fonte fica armazenada em um invólucro de chumbo e urânio. Para se utilizar o feixe gama, há mecanismos de exposição da fonte, que se baseia em sistemas rotacionais como na figura abaixo.

Alguns itens básicos de segurança radiológica de sua instalação são:
◦ DISPOSITIVO DE INTERTRAVAMENTO DA PORTA;
◦ INDICAÇÃO MECÂNICA DE FEIXE ATIVADO;
◦ EXISTÊNCIA DE DISPOSITIVO PARA RECOLHIMENTO MECÂNICO EMERGENCIAL DA FONTE;
◦ DOSIMETRIA SISTEMÁTICA E RECENTE DOS FEIXES.

Figura : Fonte de Cobalto


Materiais que auxiliam na Radioterapia:

Colimadores
São utilizados quando deseja-se proteger regiões e órgãos críticos. Colimadores são de materiais que absorvem a radiação (geralmente de chumbo), impedindo-a de atingir o paciente. As regiões a serem protegidas são desenhadas na radiografia, que serve de referência para a confecção de um molde de isopor que é utilizado para produzir o definitivo em chumbo. Para a confecção do molde de isopor utiliza-se um cortador que consiste de um fio metálico através do qual passa uma corrente elétrica, aquecendo-o. Este fio segue uma trajetória equivalente à projeção do feixe de radiação até o paciente. O isopor é posicionado a uma distância da origem do fio que é a mesma em que será posicionada a bandeja em relação ao foco de radiação no equipamento de teleterapia (73,5 cm).

Figura : Esquema para a confecção do molde

Figura : Marcação da área a ser protegida a

Figura : Forma do isopor retirado

  

Figura: Proteção Pronta, feita correspondente a moldura. com chumbo.

 

Figura : Visualização do aplicador com bloco de proteção.


Telas Termoplásticas
Material polímero que possui a propriedade de amolecimento quando aquecido e assume novamente a rigidez tão logo resfriado. É disponibilizado comercialmente em forma de placas com moldura plástica de suporte. Tem seu uso crescente em radioterapia na confecção de máscaras e suportes de imobilização.

Figura : Frame termoplástico

Figura : Posicionamento da máscara para cabeça e pescoço. sobre o paciente.

Tecnologias utilizadas na Radioterapia
Os avanços recentes na radioterapia incluem dois novos métodos de tratamento. Esses desenvolvimentos podem ajudar a reduzir os efeitos colaterais e aumentar o sucesso do tratamento. É importante lembrar, entretanto, que os tratamentos mais recentes são freqüentemente considerados experimentais até que possam demonstrar a mesma taxa de sucesso que as formas mais tradicionais de terapia. Além disso, esses tipos mais recentes de terapia podem não estar disponíveis em todos os centros de radioterapia. O médico pode aconselhar sobre o tratamento correto.

Terapia Conformacional Tridimensional-
A radioterapia conformacional tridimensional é uma modalidade técnica recente dentro da radioterapia. Ela permite que o feixe de raio-X produzido por um acelerador linear, possa adquirir o formato exato do volume tumoral a ser irradiado, ou seja, a radioterapia conformacional tridimensional faz com que o feixe incida retangularmente sobre um paciente quando tratado de forma convencional, seja modelado de acordo às particularidades geométricas de cada tumor ou órgão a ser tratado nas mais variadas angulações. Para que este efeito ocorra, é necessário contar com sofisticados recursos técnicos que vão desde a aquisição de cortes tomográficos do paciente no processo de simulação, passando pelo uso de programas computadorizados para reconstrução volumétrica tridimensional, e terminando com a modelação do feixe durante as aplicações da radioterapia, não podemos deixar de mencionar que o material humano é de vital importância em todas estas etapas, pois este é um novo conceito de radioterapia, onde a capacitação e o aprimoramento constante do profissional são indispensáveis.
A radioterapia conformacional tridimensional, permite que doses mais altas de radiação sejam liberadas no tumor, leito tumoral ou órgão doente, e ao mesmo tempo minimiza danos agudos ou tardios aos tecidos vizinhos, desta forma proporciona aos pacientes maiores chances de cura e menos efeitos adversos do tratamento. É por estes motivos que a radioterapia conformacional tridimensional é a modalidade técnica de radioterapia empregada nos melhores centros de tratamento de câncer ao redor do Mundo, por exemplo, esse tipo de Radioterapia pode ser encontrado no IMIP –Recife –PE, no qual possui um software (XiO da empresa Elekta), que consiste em um sistema de planejamento de tratamento abrangente, que pode suportar uma variedade de modalidades de tratamento, incluindo 2D, 3D, IMRT(Radioterapia com Intensidade Modulada), braquiterapia e tratamento de partículas (prótons e íons de carbono). Resumindo, com o XiO os profissionais do Imip conseguem calcular a dose
ideal para cada paciente, e também podem simular cada radioterapia que é realizada no paciente, ou seja, depois de feita a sessão de radioterapia no paciente, o profissional irá comparar através de radiografias o resultado do tratamento real com o tratamento simulado, e com isso eles terão o parecer se o tratamento está sendo como o esperado e com isso dando bons resultados.
Mesmo a dose sendo calculada pelo software, o físico responsável pelo setor, irá realizar os cálculos manualmente, para confirmar se realmente a dose esta calculada corretamente, pois, qualquer erro nesses cálculos poderá prejudicar o paciente,portanto, se a dose não surtir o efeito desejado no tratamento o paciente não poderá realizar sessões de radioterapia novamente.
Esse tipo de Radioterapia é uma área bastante interessante para o Engenheiro Biomédico, pois ele será um profissional apto a realizar os cálculos de doses necessários para o tratamento de um determinado paciente e especificadamente o tipo de câncer e a sua localidade, e ainda mais, ele será o responsável em fazer toda simulação computadorizada da radioterapia realizada no paciente.
Essa área apresenta-se em evolução no Brasil, ela só é encontrada nos maiores centros de Radioterapia no país. No exterior, essa área está bem desenvolvida.

Figura : Imagem do programa CAT-3D MEVIS
Visualizamos na imagem a análise que é feita em um paciente que tem câncer de próstata.

Figura  : Análise de dose em 3 planos (radioterapia conformacional 3D)

Figura : Regiões selecionadas para o tratamento com radiação (Radioterapia Conformacional 3D). A área que é mostrada nas imagens acima, são originadas da próstata.








Radioterapia Conformacional com feixe de prótons:
A radioterapia conformacional com feixe de prótons é outro novo tipo de radioterapia. Essa técnica é semelhante à 3D-CRT, exceto pelo fato de utilizar prótons para produzir o feixe de radiação. Os prótons são partículas microscópicas que produzem energia na forma de um feixe de radiação. Os feixes de prótons podem atravessar o tecido sadio sem danificá-lo, ao mesmo tempo em que tem por objetivo atacar o tecido canceroso.

Papel do Engenheiro Biomédico na Radioterapia
▪ Na Radioterapia o Engenheiro Biomédico tem um papel bastante importante, por exemplo, exercer a função de Dosimetrista, que tem por finalidade executar atividades de calibração do feixe, controles de qualidade das unidades de tratamento, de planejamento, incluindo sua participação nos procedimentos de localização, simulação e irradiação.
▪ O engenheiro pode elaborar, implementar e revisar o Plano de Proteção Radiológica com a freqüência nele estabelecida, para garantir que as fontes e equipamentos emissores de radiações ionizantes sejam utilizados de forma segura de acordo com as normas de segurança e proteção radiológica vigentes e as restrições
estabelecidas na Autorização para Operação concedida pela CNEN;
▪ O Engenheiro Biomédico pode ter o papel de garantir a segurança e o desempenho de todos os equipamentos e fontes sob sua responsabilidade, ou seja, realizar uma manutenção preventiva do equipamento.
▪ O Engenheiro possui o papel calibrar regularmente os feixes terapêuticos utilizando protocolos nacionais ou, na falta destes, protocolos internacionais recomendados pela AIEA;
▪ O engenheiro pode conduzir o programa de controle da qualidade dos equipamentos, instrumentos e acessórios de radioterapia e dosimetria;
▪ O Engenheiro tem a função de manter o dosímetro clínico (eletrômetro e câmara de ionização) e o monitor de área calibrados por laboratório de referência autorizado pelo Laboratório Nacional de Metrologia das Radiações Ionizantes, por delegação do
INMETRO;
▪ O Engenheiro tem o papel de supervisionar o funcionamento dos equipamentos utilizados e os trabalhos de manutenção;
▪ Na Radioterapia podemos também encontrar toda a função que exercida pela Engenharia Clínica, entre elas estão: Responsável pela compra do equipamento se necessário, verificar se o corpo técnico da área apresenta capacitação para tal função,com isso, saber utilizar o equipamento de forma correta; Acompanhamento de serviços de manutenção,logo, saber se está sendo feito corretamente e etc.

Nanotecnologia Brasileira Trata Câncer e Arterosclerose

Nanopartícula com medicamento

Uma nanopartícula desenvolvida pelo grupo do professor Raul Cavalcante Maranhão, na Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Universidade de São Paulo (FCM-USP), é capaz de levar medicamentos especificamente a células cancerosas ou a tecidos de órgãos transplantados.


Recentemente, a equipe verificou que a técnica também é eficiente contra a aterosclerose.

"Trata-se de um avanço muito importante, pois é a primeira vez que se trata o efeito base da aterosclerose. Até agora, a doença era tratada com remédios para hipertensão - para a desobstrução de vasos -, que atingem os efeitos mas não a doença", disse Maranhão.

Colesterol LDL

A pesquisa para criar a partícula nanométrica começou a tomar corpo em 1995, quando Maranhão iniciou o projeto "LDL artificial: um novo método para o tratamento do câncer".

O objetivo era criar uma versão artificial da LDL (lipoproteína de baixa densidade, em inglês), partícula que concentra mais de 70% do colesterol presente no sangue humano.

O resultado foi a LDE, uma LDL artificial composta de um envoltório de fosfolípedes e um núcleo de colesterol.

Na circulação, a LDE recebe partes proteicas das liproproteínas naturais ao se chocar com elas. Uma dessas partes é a Apo E, que passa a fazer parte da LDE. "Com ela, a LDE começou a se ligar ao receptor com muito mais força do que a própria LDL, porque a Apo E tem muito mais afinidade com o receptor", explicou Maranhão.

Receptores das células

A aplicação prática da pesquisa teve início quando o professor da USP conheceu o trabalho ganhador do prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina de 1995, conquistado pelos norte-americanos Michael Stuart Brown e Joseph Goldstein.

Os dois haviam descoberto o receptor da LDL, mas a parte do trabalho que mais interessou a Maranhão foi a que mostrava que esse receptor é muito aumentado em células neoplásicas, as afetadas pelo câncer. Essa superexpressão dos receptores foi percebida pela primeira vez na leucemia.

A explicação disso seria que a célula cancerosa se divide com muito mais velocidade do que as células comuns. Para isso, ela precisa duplicar todo o seu estoque de membranas, que são formadas basicamente de lípides. A maneira mais fácil de a célula obter essa matéria-prima é pelo aumento no número de receptores para o LDL, que carregam o colesterol.

"Com essa descoberta, decidimos injetar uma droga na LDE para que atingisse diretamente o câncer, pois as demais células têm muito poucos receptores para a proteína", contou o professor, afirmando que essa manobra seria impossível de ser feita com a LDL.

Quimioterapia com nanotecnologia

Em alguns testes clínicos, as nanopartículas LDE foram marcadas, o que permitiu a visualização de sua trajetória pelo organismo. O experimento acabou confirmando que ela se concentrava nos sítios de medula óssea afetados pela leucemia.

O resultado é uma quimioterapia com toxicidade extremamente reduzida, que chega a ser até dez vezes menor na comparação com outras drogas. A quimioterapia tem como um dos principais obstáculos os efeitos colaterais provocados pela toxicidade dos medicamentos.

A seletividade do alvo conquistada com a nanotecnologia permitiu o combate às células doentes preservando as demais de uma exposição exagerada ao medicamento. Esse efeito foi observado também em outros tipos de cânceres, como ginecológico, mieloma múltiplo, mamário e ovariano.

Essa etapa foi desenvolvida no âmbito de outro Projeto Temático FAPESP, intitulado "Lipoproteínas artificiais na investigação das dislipidemias e no tratamento do câncer", conduzido de 2000 a 2004.

Remédio para aterosclerose

Ao aplicar a LDE em coelhos, Maranhão percebeu que a nanopartícula também se concentrava nas lesões ateroscleróticas dos animais. "A aterosclerose é um processo proliferativo desencadeado por uma doença inflamatória e, na proliferação, o número de receptores para LDL é aumentado", explicou.

Os resultados mostraram que a mesma LDE pode ser utilizada como veículo para levar drogas específicas contra a aterosclerose. Em testes feitos em coelhos, a técnica conseguiu reduzir a doença em até 60%.

O sucesso da nanopartícula fez com que Maranhão recebesse um convite para estender as aplicações da técnica. A iniciativa foi do diretor do Instituto do Coração da USP (Incor), Noedir Stolf, que havia desenvolvido técnicas de transplantes de coração em coelhos.

Nos animais, Stolf conseguiu implantar um coração sem retirar o órgão original. Com os dois corações trabalhando em paralelo, Maranhão testou a LDE e notou que ela se concentrava quatro vezes mais no órgão transplantado em comparação com o original. Mais uma vez, um processo inflamatório, provocado pela rejeição, estava aumentando os receptores para a nanopartícula.

Além da rejeição há uma aterosclerose acelerada conhecida por doença coronária do transplante, que afeta boa parte de transplantados cardíacos após cinco anos com o novo órgão. Trata-se de um processo de obstrução dos vasos e para o qual muitas vezes o único tratamento é um novo transplante.

Nos coelhos, tanto a rejeição como a obstrução das artérias foram tratadas com sucesso por meio da LDE. Segundo Maranhão, os resultados serão publicados em breve no periódico Journal of Thoraxic and Cardiovascular Surgery, que já aceitou o trabalho.

Para o professor, a LDE faz parte de uma nova categoria de medicamentos baseados na nanotecnologia e que podem abrir inúmeras aplicações na medicina.

"A ideia é ter uma nova classe de drogas para combater a aterosclerose cerebral, a periférica, doenças cardíacas, cânceres e muitas outras", indicou.

Novas armas no tratamento do câncer: nanopartículas, nanoconchas e nanotubos

Warren Froelich
American Association for Cancer Research - 05/12/2005

Elas não são mais do que minúsculas partículas, podendo existir sob variadas formas: tubos, conchas, espirais e até mesmo no formato de uma bola de futebol. Elas também compartilham um prefixo comum: nano, deixando transparecer seu tamanho, um bilionésimo de metro.

Hoje, os cientistas que estudam o câncer, em suas diversas formas, estão explorando o potencial dessas nanoestruturas para alvejar com precisão células cancerosas, sem danificar o tecido à sua volta, além de diagnosticar a formação de tumores muito antes que eles tenham a chance de se transformar em uma ameaça à vida.

Embora o diagnóstico e terapias disponíveis ao público ainda estejam há anos de distância, vários desses estudos estão se aproximando dos testes clínicos, enquanto alguns poucos já estão sendo testados em pacientes.

Durante a conferência "Avanços na Nanotecnologia para o Diagnóstico e Tratamento de Câncer", realizada recentemente nos Estados Unidos, vários desses estudos foram apresentados:

Nanoconchas, cheias de partículas de ouro, destroem células tumorais quando aquecidas com a luz de um raio laser. E mais, essas nanoconchas interagem com a luz de forma específica, podendo ser "configuradas" para destruir sob a ação de comprimentos de onda específicos, apenas alterando-se seu conteúdo e o formato da própria concha.
Uma nanopartícula, combinada com hormônios e um peptídeo mortal para as células, está sendo testada para "fotografar", alvejar e destruir células primárias e metastáticas do câncer de mama.
Um novo tipo de "nanocomplexo", consistindo de um liposomo microscópio, à base de lipídios, e um anticorpo, juntamente com terapia genética, está entrando na fase de estudos clínicos, em um enfoque que, os cientistas esperam, poderá tanto detectar quanto alvejar e destruir células cancerosas metastáticas.
Um nanotubo, combinado com anticorpos monoclonais, detecta células cancerosas, com o potencial de se transformar em uma alternativa barata para diagnosticar se células são cancerosas ou não, em matéria de minutos, e não mais de horas ou dias, como os métodos atuais.

Uma das profissões mais promissoras em 2018

Como será o mercado de trabalho em 2018? Com base em projeções econômicas e sociais, o Departamento de Trabalho Americano respondeu a essa pergunta e projetou as 30 profissões que devem ter maior crescimento nos próximos oito anos.

De acordo com a pesquisa, as carreiras da área de saúde são as mais promissoras nesse sentido. Das 30 profissões com maiores chances de desenvolvimento do mercado de trabalho, 20 são ligadas ao setor. Exemplo disso é a área de engenharia biomédica. Puxada pelo envelhecimento da população, a carreira lidera o ranking das profissões mais promissoras. Estima-se que, no período de 2008 a 2018, esse mercado cresça em até 72%. A área de tecnologia da informação vem logo em seguida. De acordo com a projeção, cargos de análise de sistemas devem aumentar em 53 %.

A pesquisa prevê também um crescimento do mercado para bioquimícos e profissionais de educação física.A previsão de crescimento do mercado de trabalho americano para o período é de 10,1%. No Brasil, a expectativa é de que até o fim do ano sejam criados 2,5 milhões de empregos. Engenheiros e profissionais de tecnologia de informação integram a lista de profissões onde há mais carência de pessoal qualificado.

A previsão é de que as profissões ligadas ao pré-sal estejam em alta nos próximos anos. Confira a lista das profissões que mais devem crescer nos próximos anos no mercado de trabalho americano
1. Engenheiros Biomédicos

O envelhecimento da população somado à crescente demanda por serviços médicos deve aumentar a procura por tecnologia ligada a saúde. Nesse cenário, os engenheiros biomédicos entrarão em ação para desenvolver soluções para a área. De acordo com a pesquisa do governo americano, o mercado no setor deve crescer 72% até 2018.