Os ossos são órgãos complexos cuja função é manter a estabilidade corporal e oferecer proteção aos órgãos internos. Doenças e lesões traumáticas podem afetar as funções ósseas, portanto é muito importante tratar recuperar essas funções de maneira rápida e eficiente. O uso de transplantes autógenos, que são aqueles extraídos do próprio paciente, é o “padrão ouro” no quesito de recuperação de funções, porém sua baixa disponibilidade e risco de transmissão de doenças limita o seu uso. Nessas condições o desenvolvimento de enxertos sintéticos tem grande importância no desenvolvimento de tratamentos com desempenhos similares aos autógenos sem os riscos associados.

Dentro os tipos de materiais utilizados para a incorporação de íons estão as cerâmicas, que tem como vantagens a grande semelhança de alguns compostos, como a hidroxiapatita, com os materiais encontrados em ossos naturais. Como desvantagem desses materiais está a sua baixa taxa de degradação e reabsorção devido a sua alta cristalinidade.

Entre os polímeros mais utilizados para aplicação biomédica estão os polissacarídeos como alginato e proteínas naturais como o colágeno, porém alguns tipos de polímeros são menos suscetíveis a incorporar íons em sua composição.

Os metais são mais suscetíveis a incorporação de íons, que geralmente são metálicos também, devido à natureza metálica de ambos materiais. Contudo as interações entre os íons liberados e o ambiente úmido em que se encontram podem levar a problemas de corrosão que precisam ser controlados.

Alguns íons que normalmente são adicionados fazem parte da composição natural dos ossos. A adição de íons de Ca2+, Cu2+, Sr2+, Mg2+, Zn2+, e B3+ em biomateriais causou uma melhoria na osteogênese e uma melhor regeneração óssea em geral. Entre alguns efeitos, a adição de cobre melhorou a diferenciação osteogênica em estudos in vitro. O cobalto também estimulou a angiogênese, que é o processo de formação de vasos sanguíneos, contribuindo com o processo de osteogênese. O silício apresentou efeitos significativos na mineralização óssea e na osteogênese. A figura 1 apresenta uma ilustração dos efeitos dos íons nas diferentes fase da osteoblastogênese e osteoclastogênese.

Em geral, diferentes íons apresentaram efeitos diversos no processo de osteogênese e os recentes desenvolvimentos em materiais biomédicos que incorporam esses íons demonstraram um grande potencial para estimular a regeneração de tecidos ósseos, porém ainda é necessário desenvolver mecanismos para efetuar uma liberação controlada e sob demanda desses íons.

Os materiais piezoelétricos podem produzir carga elétrica a partir de uma tensão mecânica. Esta propriedade é muito procurada em peças cerâmicas altamente compactas e geometricamente complexas devido à sua estabilidade mecânica e amplo campo de aplicação devido ao seu alto efeito de acoplamento eletromecânico, propriedades mecânicas estáveis e baixo custo. 

Um grupo de cientistas em vez de usar a impressão 3D para fazer isso porque é impossível imprimir corpos cerâmicos verdes geometricamente complexos em um alto volume de componentes cerâmicos e boa compactação, também porque é difícil para a peça ter uma geometria complexa e alto desempenho piezoelétrico ao mesmo tempo. Portanto, eles usaram o processo de sinterização por gravidade (GDS) para conseguir isso.

Como mostrado na figura 1, o processo GDS consiste na colocação de um compacto verde prensado de pós precursores de titanato de zirconato de chumbo (PZT) em duas plataformas de suporte de alumina com baixa expansão térmica e alta condutividade térmica, para uma melhor estabilidade térmica. No início do processo de sinterização há um equilíbrio de forças, mas com o calor o corpo sólido torna-se quase líquido, então ocorre uma certa deformação causada pela força da gravidade, estabelecendo um novo equilíbrio de forças. No final do processo, pode ser obtido um corpo curvo mecanicamente estável.

Figura 1: Esquema do processo de sínteses de GDS. Fonte: SHAN, Y. et al. 2021.

A estratégia GDS é uma via universal e fácil para fabricar piezocerâmicas curvas e outras cerâmicas funcionais sem comprometer suas funcionalidades, bem como seu uso para produção em larga escala.

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Revisões sistemáticas são produções científicas com grande importância, especialmente na área da saúde, como ferramentas que auxiliam na tomada de decisões baseadas em evidências. Para produzir este tipo de revisão é necessário conduzir uma pesquisa abrangente tentando identificar todos os artigos relevantes que após encontrados serão assimilados por meio de análises estatísticas. A abrangência do processo de pesquisa tem sido vista como um fator chave na prevenção de vieses e para fornecer uma visão das pesquisas disponíveis.

Ao desenvolver uma estratégia de pesquisa, são utilizadas ferramentas para listar os termos pelos conceitos principais na pergunta de pesquisa. A ferramenta PICO (Population - população, Intervention - intervenção, Control - controle e Outcome - desfecho) é uma das mais utilizadas juntamente com a sua variante, PICOS ( onde o S significa Study type - tipo de estudo). Há também outra ferramenta de pesquisa emergente que se chama SPIDER  (Sample - amostra, Phenomenon of interest - fenômeno de interesse, Design, Evaluation - avaliação, Research type - tipo de pesquisa).

Foi feito o teste entre as três ferramentas em uma pesquisa para identificar as experiências de saúde de pessoas com esclerose múltipla. Termos de pesquisa idênticos foram utilizados nas ferramentas de pesquisa PICO, PICOS e SPIDER e comparados nas bases de dados Ovid MEDLINE, Ovid EMBASE e EBSCO CINAHL Plus.

Os resultados mostraram mais resultados na ferramenta PICO enquanto a ferramenta SPIDER gerou muito menos artigos para serem avaliados, porém a ferramenta SPIDER não encontrou cinco artigos considerados relevantes para a pesquisa que foi encontrada com o PICO. A ferramenta PICOS gerou menos resultados que a PICO e mais que a SPIDER, porém não conseguiu encontrar mais resultados relevantes do que a ferramenta SPIDER.

Os autores do artigo recomendam a utilização do PICO para efetuar uma pesquisa mais abrangente e a ferramenta PICOS quando é necessário economizar tempo e recursos. Também foi concluído que a ferramenta SPIDER é promissora devido a sua alta especificidade, porém há um risco de não encontrar alguns artigos relevantes ao utilizá-la.

As máquinas permitiram uma maior produtividade em diferentes setores da indústria e os cientistas sempre tentam reduzir o tamanho para uma melhor eficiência e redução do custo. Cientistas inspirados nisto, desenvolveram metamáquinas, que são máquinas feitas de máquinas, estas micromáquinas podem se automontar a partir de certos estímulos.

Foram desenvolvidas estas metamáquinas reconfiguráveis a partir de coloides ativos através da manipulação óptica, mas com certa limitação. Estas se obtêm ao combinar algumas resinas e hidrogéis para formar diversas formas, como mostrado na figura acima (WU, 2021).

Este estudo abre um caminho para o progresso do automontagem em microescala e em materiais que mudam de forma através de máquinas feitas a partir de máquinas.

A hidroxiapatita tem sido alvo de muitos estudos devido a sua excepcional bioatividade, osteocondutibilidade e estrutura cristalina similar a da fase mineral de ossos naturais. Porém um dos problemas presentes é o surgimento de bactérias no local do implante que são um dos maiores causadores de falhas dos mesmos. Com isso os autores propuseram a produção de arcabouços de hidroxiapatita com a introdução de íons de zinco para obter ação antibacteriana e analisar seu desempenho biológico e mecânico.

Os métodos para produção da hidroxiapatita estão apresentados na Figura 1. Para produzir amostras dopadas foi feita a substituição de Ca(NO3)2∙6H2O por Zn(NO3)2.6H2O 

Os ensaios in vitro dos arcabouços foram efetuados foram efetuados com a imersão de amostras em fluido corporal simulado (SBF) de 3 até 7 dias e após isso as amostras foram retiradas e analisadas sob um microscópio eletrônico de varredura (MEV), mostradas na 2, para observar as suas morfologias superficiais que encontraram uma estrutura porosa e com o surgimento de uma camada de apatita que proporciona um melhor ambiente para o desenvolvimento de tecidos.

Os ensaios de atividade antibacteriana foram conduzidos com a imersão de amostras em culturas de Escherichia coli e Staphylococcus aureus durante 7 dias com posterior secagem e fixação das bactérias presentes na superfície com formaldeído. Os ensaios demonstraram que amostras sem dopagem com zinco não apresentavam zonas com inibição de crescimento de bactérias enquanto amostras dopadas apresentaram tais zonas, os autores explicam que esse efeito pode ser causado por mudanças na superfície da camada de apatita que destroem as membranas celulares dos micro-organismos.

Foi possível produzir com sucesso arcabouços de hidroxiapatita dopadas com zinco utilizando a técnica de precipitação química que apresentaram uma estrutura porosa sob análise do MEV e demonstraram ação antibacteriana contra Escherichia coli e Staphylococcus aureus.

A impressão 3D é uma ferramenta muito útil em muitas aplicações, mas como toda técnica, tem suas limitações, como a velocidade de impressão, que ocasiona uma baixa produtividade na fabricação em larga escala. Cientistas desenvolveram um método para otimizar a velocidade de impressão 3D através do uso de um hidrogel.

A impressão com processamento de luz digital (DLP) permite a impressão camada por camada, com uma maior resolução vertical e menor consumo de resina. Consegue fazer impressões com várias geometrias.

Conseguiram usar uma impressora DPL comercial a uma velocidade de 400 mm/h, que é considerada uma velocidade muito alta. Para isto reduziram a aderência com o uso de um hidrogel verde muito suave e muito grossa, que funciona como interfaz da separação contra a peça curada, que permite uma produção estável e contínua, perfeita para a produção em larga escala. Os cientistas alcançaram a metade da velocidade recorde com esse equipamento, mas o objetivo dos cientistas não era alcançar um tempo recorde para a impressão, senão uma maior velocidade com as outras propriedades bem equilibradas, como o custo, solidez e produtividade.

Com este método, pode permitir que a impressão 3D possa deixar de ser quase exclusiva para a produção de protótipos e seja usado na produção final, já que no mercado tem só 7% a comparação do moldado líquido tradicional.