Engenharia De Tecidos: Restaurar, manter ou melhorar tecidos danificados ou órgãos inteiros

De Fouad Sabry

O que é engenharia de tecidos

A engenharia de tecidos é um subcampo da engenharia biomédica que se concentra em reparar, manter, aprimorar ou substituir vários tipos de tecidos biológicos por meio da utilização de um variedade de técnicas, incluindo células, engenharia e ciência de materiais, bem como fatores bioquímicos e físico-químicos apropriados. A engenharia de tecidos não se limita a aplicações que envolvem células e estruturas de tecidos; em vez disso, normalmente envolve a colocação de células em suportes de tecido para formar novo tecido viável para fins médicos. No entanto, a engenharia de tecidos não se limita a aplicações envolvendo células e estruturas de tecidos. Como resultado de sua abrangência e significância em expansão, agora é possível considerá-lo como um campo independente, apesar de ter sido originalmente classificado como um subcampo de biomateriais.

Como Você se beneficiará

(I) Insights e validações sobre os seguintes tópicos:

Capítulo 1: Engenharia de tecidos

Capítulo 2: Órgão artificial

Capítulo 3: Medicina regenerativa

Capítulo 4: Impressão de órgãos

Capítulo 5: Terapia de substituição da cartilagem do joelho

Capítulo 6: Cardiomioplastia

Capítulo 7: Engenharia de tecido neural

Capítulo 8: Conduíte de orientação nervosa

Capítulo 9: Implantação autóloga de condrócitos

Capítulo 10: Nano- Andaime

Capítulo 11: Andaime de fibrina

Capítulo 12: Descelularização

Capítulo 13: Bioimpressão 3D

Capítulo 14: Cultura de células 3D

Capítulo 15: Biorreator in vivo

Capítulo 16: Coração bioartificial

Capítulo 17: Regeneração em humanos

Capítulo 18: Bio-tinta

Capítulo 19: A cartilagem artificial

Capítulo 20: Engenharia de tecidos de válvulas cardíacas

Capítulo 21: Ovário artificial

(II) Respondendo às principais perguntas do público sobre engenharia de tecidos.

(III) Exemplos do mundo real para o uso da engenharia de tecidos em muitos campos.

(IV) 17 apêndices para explicar, resumidamente, 266 tecnologias emergentes em cada indústria para ter 360 graus completos compreensão das tecnologias de engenharia de tecidos.

Para quem é este livro

Profissionais, estudantes de graduação e pós-graduação, entusiastas, hobistas e aqueles que querem ir além do conhecimento básico ou informações para qualquer tipo de engenharia de tecidos.

• Idioma: Português
• Editora: Um Bilhão Bem Informado [Portuguese]
• Data de lançamento: 14 de nov. de 2022

Pré-visualização do livro

Direitos autorais

Copyright de Engenharia de Tecidos © 2022 por Fouad Sabry. Todos os direitos reservados.

Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste livro pode ser reproduzida sob qualquer forma ou por qualquer meio eletrónico ou mecânico, incluindo sistemas de armazenamento e recuperação de informações, sem autorização por escrito do autor. A única exceção é por um revisor, que pode citar pequenos excertos numa revisão.

Capa desenhada por Fouad Sabry.

Este livro é uma obra de ficção. Nomes, personagens, lugares e incidentes são produtos da imaginação do autor ou são usados de forma fictícia. Qualquer semelhança com pessoas reais, vivas ou mortas, eventos ou locais é inteiramente coincidência.

Bónus

Pode enviar um e-mail para [e-mail] com a rubrica Engenharia de Tecidos: Restaurar, manter ou melhorar tecidos danificados ou órgãos inteiros, e receberá um e-mail que contém os primeiros capítulos deste livro.

Fouad Sabry

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Prefácio

Por que escrevi este livro?

A história de escrever este livro começou em 1989, quando eu era estudante na Escola Secundária de Estudantes Avançados.

É notavelmente como as escolas STEM (Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática), que estão agora disponíveis em muitos países avançados.

O STEM é um currículo baseado na ideia de educar os alunos em quatro disciplinas específicas - ciência, tecnologia, engenharia e matemática - numa abordagem interdisciplinar e aplicada. Este termo é normalmente usado para abordar uma política de educação ou uma escolha curricular nas escolas. Tem implicações no desenvolvimento da força de trabalho, nas preocupações de segurança nacional e na política de imigração.

Havia uma aula semanal na biblioteca, onde cada aluno é livre de escolher qualquer livro e ler durante 1 hora. O objetivo da aula é incentivar os alunos a lerem outras disciplinas que não o currículo educativo.

Na biblioteca, enquanto olhava para os livros nas prateleiras, notei livros enormes, num total de 5.000 páginas em 5 partes. O nome dos livros é A Enciclopédia da Tecnologia, que descreve tudo à nossa volta, from absoluto zero a semicondutores, quase todas as tecnologias, na altura, foram explicadas com ilustrações coloridas e palavras simples. Comecei a ler a enciclopédia, e claro, não consegui terminá-la na aula semanal de 1 hora.

Então, convenci o meu pai a comprar a enciclopédia. O meu pai comprou-me todas as ferramentas tecnológicas no início da minha vida, o primeiro computador e a primeira enciclopédia tecnológica, e ambos têm um grande impacto em mim e na minha carreira.

Terminei toda a enciclopédia nas mesmas férias de verão deste ano, e então comecei a ver como o universo funciona e como aplicar esse conhecimento aos problemas do dia-a-dia.

A minha paixão pela tecnologia começou há mais de 30 anos e ainda assim a viagem continua.

Este livro faz parte da Enciclopédia das Tecnologias Emergentes que é a minha tentativa de dar aos leitores a mesma experiência incrível que tive quando andava no liceu, mas em vez de tecnologias do século XX, estou mais interessado nas tecnologias emergentes do século XXI, aplicações e soluções industriais.

A Enciclopédia das Tecnologias Emergentes será composta por 365 livros, cada livro será focado numa única tecnologia emergente. Pode ler a lista de tecnologias emergentes e a sua categorização pela indústria na parte de Em breve, no final do livro.

365 livros para dar aos leitores a oportunidade de aumentar os seus conhecimentos sobre uma única tecnologia emergente todos os dias, no decurso de um ano.

Introdução

Como escrevi este livro?

Em todos os livros de A Enciclopédia das Tecnologias Emergentes, estou a tentar obter insights instantâneos, de pesquisa bruta, diretamente das mentes das pessoas, tentando responder às suas perguntas sobre a tecnologia emergente.

Há 3 mil milhões de pesquisas no Google todos os dias, e 20% delas nunca foram vistas antes. São como uma linha direta para os pensamentos das pessoas.

Às vezes, é Como é que retiro o encravamento de papel. Outras vezes, são os medos e os desejos secretos que só se atreveriam a partilhar com o Google.

Na minha busca para descobrir uma mina de ouro inexplorada de ideias de conteúdo sobre Engenharia de Tecidos, uso muitas ferramentas para ouvir dados autocompletos de motores de busca como o Google, e rapidamente escolho todas as frases e perguntas úteis, as pessoas estão a perguntar em torno da palavra-chave Engenharia de Tecidos.

É uma mina de ouro de pessoas introspeção, posso usar para criar conteúdo fresco, ultra-útil, produtos e serviços. Do tipo que pessoas, como tu, realmente querem.

As pesquisas de pessoas são o conjunto de dados mais importante alguma vez recolhido na psique humana. Portanto, este livro é um produto vivo, e constantemente atualizado por cada vez mais respostas para novas perguntas sobre Engenharia de Tecidos, feitas por pessoas, tal como tu e eu, a questionarem-se sobre esta nova tecnologia emergente e gostariam de saber mais sobre isso.

A abordagem para escrever este livro é obter um nível mais profundo de compreensão de como as pessoas procuram em torno de Engenharia de Tecidos, revelando perguntas e perguntas que eu não pensaria necessariamente fora da minha cabeça, e respondendo a estas perguntas em palavras super fáceis e digestivas, e para navegar o livro de uma forma simples.

Por isso, quando se trata de escrever este livro, assegurei-me de que está o mais otimizado e direcionado possível. Este propósito do livro está a ajudar as pessoas a compreenderem e a crescerem os seus conhecimentos sobre Engenharia de Tecidos. Estou a tentar responder as perguntas das pessoas o mais de perto possível e a mostrar muito mais.

É uma forma fantástica e bonita de explorar questões e problemas que as pessoas têm e responder diretamente, e adicionar insights, validação e criatividade ao conteúdo do livro – até mesmo pitchs e propostas. O livro revela áreas ricas, menos aglomeradas e, por vezes, surpreendentes, de procura de investigação que eu não alcançaria de outra forma. Não há dúvida de que, espera-se que aumente o conhecimento da mente dos potenciais leitores, depois de ler o livro usando esta abordagem.

Apliquei uma abordagem única para tornar o conteúdo deste livro sempre fresco. Esta abordagem depende de ouvir as mentes das pessoas, utilizando as ferramentas de escuta de pesquisa. Esta abordagem ajudou-me a:

Conheça os leitores exatamente onde estão, para que eu possa criar conteúdo relevante que atinge um acorde e impulsiona mais compreensão ao tema.

Mantenha o meu dedo firmemente no pulso, para que eu possa obter atualizações quando as pessoas falam sobre esta tecnologia emergente de novas maneiras, e monitorizar as tendências ao longo do tempo.

Descobrir tesouros ocultos de perguntas precisa de respostas sobre a tecnologia emergente para descobrir insights inesperados e nichos ocultos que impulsionam a relevância do conteúdo e lhe dão uma vantagem vencedora.

O bloco de construção para escrever este livro inclui o seguinte:

(1) Deixei de perder tempo com a intuição e a adivinhação sobre os conteúdos desejados pelos leitores, preenchi o conteúdo do livro com o que as pessoas precisam e despedi-me das intermináveis ideias de conteúdo baseadas em especulações.

(2) Tomei decisões sólidas e tomei menos riscos, para conseguir lugares na primeira fila para o que as pessoas querem ler e querem saber - em tempo real - e utilizar dados de pesquisa para tomar decisões ousadas, sobre quais os tópicos a incluir e quais os tópicos a excluir.

(3) Racionalizei a minha produção de conteúdos para identificar ideias de conteúdo sem ter de analisar manualmente as opiniões individuais para poupar dias e até semanas de tempo.

É maravilhoso ajudar as pessoas a aumentar os seus conhecimentos de uma forma simples, respondendo apenas às suas perguntas.

Penso que a abordagem da escrita deste livro é única à medida que se colide, e acompanha as questões importantes que os leitores fazem sobre os motores de busca.

Agradecimentos

Escrever um livro é mais difícil do que pensava e mais gratificante do que alguma vez poderia imaginar. Nada disto teria sido possível sem o trabalho concluído por investigadores de prestígio, e gostaria de reconhecer os seus esforços para aumentar o conhecimento do público sobre esta tecnologia emergente.

Dedicatória

Para os esclarecidos, aqueles que vêem as coisas de forma diferente, e querem que o mundo seja melhor. Podes discordar demasiado deles, e podes discutir ainda mais com eles, mas não podes ignorá-los, e não podes subestimá-los, porque mudam sempre as coisas... empurram a raça humana para a frente, e enquanto alguns podem vê-los como os loucos ou amadores, outros vêem génio e inovadores, porque aqueles que são iluminados o suficiente para pensar que podem mudar o mundo, são os que o fazem, e levam as pessoas à iluminação.

Epígrafe

A engenharia de tecidos é um subcampo da engenharia biomédica que se foca na reparação, manutenção, melhoria ou substituição de vários tipos de tecidos biológicos através da utilização de uma variedade de técnicas, incluindo células, engenharia e ciência material, bem como fatores bioquímicos e físico-físicos apropriados. A engenharia de tecidos não se limita a aplicações que envolvam células e andaimes de tecidos; em vez disso, normalmente envolve colocar células em andaimes de tecido , a fim de formar um novo tecido viável para um propósito médico. No entanto, a engenharia de tecidos não se limita a aplicações que envolvam células e andaimes de tecidos. Como resultado da sua amplitude e significado em expansão, é agora possível considerá-lo um campo independente, apesar de ter sido originalmente classificado como um sub-campo de biomateriais.

Tabela de Conteúdos

Direitos autorais

Bónus

Prefácio

Introdução

Agradecimentos

Dedicatória

Epígrafe

Tabela de Conteúdos

Capítulo 3: Engenharia de tecidos

Capítulo 2: Órgão artificial

Capítulo 3: Medicina regenerativa

Capítulo 7: Impressão de órgãos

Capítulo 5: Terapia de substituição da cartilagem do joelho

Capítulo 6: Cardiomioplastia

Capítulo 7: Engenharia de tecidos neurais

Capítulo 9: Conduta de orientação nervosa

Capítulo 9: Implantação autócnea do condrocyte

Capítulo 10: Nano-andaime

Capítulo 11: Andaime fibrilo

Capítulo 12: Descelularização

Capítulo 13: Bioimpressão 3D

Capítulo 14: Cultura celular 3D

Capítulo 15: Bioreactor in vivo

Capítulo 16: Coração bioartificial

Capítulo 17: Regeneração em seres humanos

Capítulo 18: Bio-tinta

Capítulo 20: Cartilagem artificial

Capítulo 20: Engenharia de tecidos de válvulas cardíacas

Capítulo 21: Ovário artificial

Epílogo

Sobre o Autor

Brevemente

Apêndices: Tecnologias Emergentes em Cada Indústria

Capítulo 3: Engenharia de tecidos

A engenharia de tecidos é um subcampo da engenharia biomédica que se foca na reparação, manutenção, melhoria ou substituição de vários tipos de tecidos biológicos através da utilização de uma variedade de técnicas, incluindo células, engenharia e ciência material, bem como fatores bioquímicos e físico-físicos apropriados. A engenharia de tecidos não se limita a aplicações que envolvam células e andaimes de tecidos; em vez disso, normalmente envolve colocar células em andaimes de tecido, a fim de formar um novo tecido viável para um propósito médico. No entanto, a engenharia de tecidos não se limita a aplicações que envolvam células e andaimes de tecidos. Como resultado da sua amplitude e significado em expansão, pode agora ser considerado como um campo por si só, apesar de ter sido originalmente classificado como um subcampo de biomateriais.

Na prática, o termo engenharia de tecidos está intimamente ligado a aplicações que reparam ou substituem secções de tecidos ou tecidos completos. Isto apesar de a maioria das definições de engenharia de tecidos abranger uma grande variedade de aplicações potenciais (isto é, osso, cartilagem, vasos sanguíneos, bexiga, pele, músculo, etc.). Em muitos casos, o correto funcionamento dos tecidos envolvidos depende da sua posse de certas qualidades mecânicas e estruturais. A palavra também foi usada para se referir a tentativas que foram feitas para executar certas tarefas bioquímicas usando células que estão contidas dentro de um sistema de suporte que foi fabricado artificialmente (por exemplo, um pâncreas artificial, ou um fígado bio artificial). Embora os termos da medicina regenerativa e da engenharia de tecidos sejam por vezes usados intercambiavelmente, os indivíduos interessados na medicina regenerativa colocam um maior foco no uso de células estaminais ou células progenitoras para gerar tecidos.

Uma definição de engenharia de tecidos que é frequentemente usada e é atribuída a Langer.

As raízes históricas da frase são desconhecidas uma vez que, ao longo das últimas décadas, a nossa compreensão do que a palavra significa evoluiu. A frase foi originalmente usada num artigo em 1984 que detalhava a organização de uma membrana semelhante ao endotelio na superfície de uma prótese ocular sintética de longa implantação. O termo tem sido usado desde então.

É possível que uma compreensão fundamental do funcionamento interno dos tecidos humanos remonta mais profundamente no tempo do que a maioria das pessoas anteciparia. Suturas estavam sendo usadas para ajudar a selar feridas e acelerar o processo de cura tão cedo quanto a era neolítica. Suturas feitas de linho estavam entre os materiais superiores que culturas posteriores como o Antigo Egito desenvolveram para fechar feridas. Na Índia antiga, por volta de 2500 a.C., foi criada a técnica de remover a pele da nádega e sutura-la para feridas no ouvido, nariz ou lábios. Esta técnica foi usada para fazer transplantes de pele. O mel foi tentado a ser usado como uma forma de antibiótico pelos antigos egípcios, enquanto a gordura era usada como uma barreira protetora contra a infeção. Os egípcios antigos eram conhecidos por transplantar a pele de pessoas mortas para humanos vivos regularmente. Os implantes feitos de ferro forjado foram produzidos pelos galo-romanos nos séculos I e II d.C., enquanto os implantes dentários foram descobertos na antiga civilização maia.

Embora estas culturas antigas tivessem criado tecnologias que estavam séculos à frente do seu tempo, eram, no entanto, consideradas primitivas, ainda não tinham uma compreensão mecânica de como o corpo reagia a estas operações.

Esta abordagem mecanística surgiu em conjunto com o desenvolvimento do método empírico da ciência pioneiro por René Descartes.

Sir Isaac Newton começou a definir o corpo como uma máquina fisioquímica e colocou que a doença era uma avaria no mecanismo. Acreditava que a doença era o resultado do facto de o corpo não ter funcionado corretamente.

Em meados do século XVII, Robert Hooke foi a primeira pessoa a descobrir a célula, e a carta de Bento de Spinoza é creditada com a introdução do conceito de homeostase como forma de manter o equilíbrio entre as muitas atividades dinâmicas do corpo.

Os estudos de Abraham Trembley sobre a hidra, que foram realizados no século XVIII, foram dos primeiros a investigar o potencial de regeneração das células.

No decorrer do século XIX, devido aos avanços no conhecimento científico de como vários metais interagem com o corpo humano, foram desenvolvidas melhores suturas, e os procedimentos de fixação óssea mudaram para a utilização de parafusos e placas em vez de outros tipos de implantes.

Além disso, em meados da década de 1800, a ideia de que as interações celular-ambiente e a proliferação celular eram essenciais para a regeneração de tecidos foi inicialmente colocada como uma hipótese.

Os métodos que os investigadores utilizam para realizar o seu estudo precisam constantemente de ser modificados devido à passagem do tempo e ao desenvolvimento de novas tecnologias. Ao longo de muitos séculos, foram feitos avanços na engenharia de tecidos. No início, os indivíduos examinariam e utilizariam amostras que eram retiradas diretamente dos cadáveres, quer fossem humanas ou animais. Os engenheiros de tecidos têm agora a capacidade de recriar um número significativo de tecidos do corpo, combinando células de tecidos nativos e células estaminais com técnicas de ponta, como a microfabricação e a bioimpressão tridimensional, por exemplo. Estas técnicas são usadas em conjunto uns com os outros. Devido a estes avanços, os investigadores são agora capazes de fabricar novos tecidos de uma forma muito mais eficiente. Estes procedimentos, por exemplo, possibilitam a personalização do produto final mais, o que, por sua vez, permite obter uma maior biocompatibilidade, uma resposta imunológica reduzida, integração celular e longevidade. Não há dúvida de que estes métodos continuarão a desenvolver-se, tal como vimos as indústrias de microfabricação e bioimpressão sofrerem um desenvolvimento consistente nos últimos dez anos.

Wichterle e Lim foram as primeiras pessoas a publicar pesquisas sobre o uso de hidrogels em aplicações biomédicas em 1960. As suas investigações focaram-se na criação de lentes de contacto utilizando hidrogels. Os trabalhos na área progrediram lentamente ao longo das duas décadas seguintes, mas acabaram por ganhar força quando os hidrogels foram reutilizados para o transporte de drogas. Charles Hull inventou o processo de bioimpressão em 1984 modificando uma impressora de jato de tinta Hewlett-Packard para funcionar como uma máquina que pode depositar células num padrão bidimensional. A impressão em três dimensões, muitas vezes conhecida