Processo de fabricação de nanofibras biopoliméricas aplicadas em dispositivos médicos

• Processo: 15/08012-3
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Vigência: 01 de agosto de 2016 - 30 de abril de 2017
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Processos de Fabricação
• Pesquisador responsável: Milton Flavio de Macedo
• Beneficiário: Milton Flavio de Macedo
• Empresa Sede: Milton Flavio de Macedo Comércio de Equipamentos Médicos Eletrônicos
• Município: Jundiaí
• Pesquisadores associados: André Luiz Jardini Munhoz ; Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia ; Marcos Akira d'Ávila ; Paulo Kharmandayan ; Rubens Maciel Filho
• Bolsa(s) vinculada(s): 16/23222-7 - Processo de fabricação de nanofibras biopoliméricas aplicadas em dispositivos médicos, BP.PIPE
• Assunto(s): Nanotecnologia Materiais nanoestruturados Biopolímeros Nanofibras Eletrofiação Policaprolactona
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: biofabricação | Biopolímeros | Dispositivos Médicos | eletrofiação | nanofibras | Biofabricação

Resumo

O uso e pesquisa de polímeros incompatíveis, como nylon, Policaprolactona (PCL) e poli ácido lático (PLA) tem sido amplamente difundido nas últimas décadas. Além da biocompatibilidade desses materiais, suas propriedades mecânicas fazem com que esses possam ser utilizados em aplicações especificas na área biomédica, como suportes celulares para engenharia tecidual (scaffolds), membranas para reparação de atresias biliares, placas para reabilitação bucomaxilofacial, entre outros. O objetivo da engenharia tecidual é a utilização de células para o crescimento de tecidos, guiada por uma estrutura tridimensional: os suportes porosos. A maioria dos suportes é produzida com materiais biodegradáveis ou biorreabsorvíveis para que após a implantação do conjunto célula/suporte não haja a necessidade de uma nova intervenção cirúrgica para a retirada do material de suporte. Ao final, são estes novos tecidos reconstruídos e repostos que irão aliviar dores, restaurarem mecanicamente a estabilidade, além de recuperar a função biológica. Existem duas linhas principais por onde a engenharia tecidual pode ser aplicada para a regeneração de órgãos e tecidos vivos: na primeira, e mais importante (figura 1), há a coleta de material celular de um indivíduo, que é dissociado em células especificas do tecido ou órgão em questão, em seguida cultivadas sobre um suporte biológico ou sintético, para então serem implantadas neste mesmo paciente. Em outra linha, o suporte celular é apenas introduzido no paciente, sem uma cultura celular implantada previamente, desta forma, essa estrutura implantada necessita conter fatores de indução e proliferação para gerar atração e adesão celular para o tecido em questão ser reparado com eficiência. Figura 1: Esquema básico da Engenharia Tecidual. A inovação deste projeto é o desenvolvimento de tecnologia de eletrofiação para a produção e caracterização de scaffolds e dispositivos biomédicos utilizando como polímero base o poli ácido lático (PLA). O processo de Eletrofiação, que utiliza a diferença de potencial para extrair "fios" a partir de uma solução polimérica eletricamente carregada, é relativamente novo e versátil, sendo capaz de produzir membranas macrométricas a partir de um emaranhado de "fios" que variam de diâmetros nano até micrométricos. Os dispositivos (scaffolds) serão devidamente analisados e caracterizados utilizando Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), Termogravimetria (TG), Infravermelho por Transformada de Fourrier (FTIR), Análise Dinâmico Mecânica (DMA) e ensaio in vivo e in vitro com células tronco mesenquimais de tecido adiposo (MSCs). Os dispositivos biomédicos deverão apresentar propriedade de biocompatibilidade, possibilitando adesão, penetração e proliferação celular no interno da estrutura. Este trabalho será desenvolvido em parceria com o Instituto Nacional de C&T de Biofabricação (INCT-BIOFABRIS). O INCT-BIOFABRIS com laboratórios associados onde serão realizadas as caracterizações dos scaffolds, assim como os testes celulares. Os laboratórios associados são: o Laboratórios de Biomecânica (Labiomec) na Faculdade de Engenharia Mecânica, na Unicamp, e o Laboratório de Luz Laser e Biofabricação (3LBio) na Faculdade de Ciências Médicas, na Unicamp. Ressalta-se que na Unicamp, atualmente existe um único equipamento de eletrofiação importado da Itália com capacidade de produzir 1 g de nanofios por dia e utiliza uma fonte de alimentação de no máximo 20 KV. Este equipamento possui limitações de produtividade, tais como demora no processo de obtenção das nanofibras, e capacidade produtiva. Nesta proposta, a empresa Aura, propõem o desenvolvimento de um equipamento inovador com características conceituais similares ao equipamento disponível na Unicamp, mas com melhora significativa na produtividade e qualidade dos nanofios obtidos. A empresa Aura, proponente deste projeto, será responsável pelo desenvolvimento e confecção dos equipamentos (AU)