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Contextualização dos problemas de habitação para estudantes

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Nos últimos anos, a questão da habitação para estudantes tem sido cada vez mais discutida em ambiente político e na imprensa. A escassez de alojamento e os preços inflacionados são cada vez mais notáveis. Adicionalmente, é inegável que nas últimas décadas se tem também assistido a um aumento significativo do número de estudantes nas Instituições de Ensino Superior, o que contribui substancialmente para uma maior pressão no setor imobiliário, sobretudo nas grandes cidades.

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Nos últimos anos, a questão da habitação para estudantes tem sido cada vez mais discutida em ambiente político e na imprensa. A escassez de alojamento e os preços inflacionados são cada vez mais notáveis. Adicionalmente, é inegável que nas últimas décadas se tem também assistido a um aumento significativo do número de estudantes nas Instituições de Ensino Superior, o que contribui substancialmente para uma maior pressão no setor imobiliário, sobretudo nas grandes cidades.

Passando esta realidade para números, segundo o Plano Nacional para o Alojamento no Ensino Superior (PNAES), um programa de investimento dedicado ao alojamento estudantil, no âmbito do Plano de Recuperação e Resiliência (PRR), existe atualmente uma oferta de cerca de 35 mil camas, para um total de 110 mil alunos. Nas residências do Estado estão disponíveis apenas 15 939 camas para 40 mil estudantes carenciados [1].

Com a falta de espaço nas residências, os alunos são obrigados a procurar quartos no privado que são, também eles, escassos e caros. Neste sentido, o Estado tem atribuído bolsas de apoio ao alojamento que ajudam os mais carenciados a fazer frente aos custos cada vez mais altos de ser estudante deslocado, e tendo em atenção o custo de vida de cada cidade. Este apoio tem vindo a aumentar, sendo que em Lisboa pode ir até aos 483,80 €, no Porto até aos 458,33 € e em Coimbra até aos 305,56 €. Apesar desta tentativa para aliviar o problema, esta não é de todo uma solução e nada faz contra o aumento exponencial dos preços dos quartos em Portugal. De facto, a inflação e a pressão do setor imobiliário presentes em Portugal não afetam apenas estudantes, e obrigam irrefutavelmente a uma discussão muito mais alargada sobre vários fatores [2].

De facto, o PNAES continua a representar o maior investimento de sempre em alojamento estudantil em Portugal, e o maior investimento das últimas décadas em edificação do Ensino Superior. No entanto, apesar de ter sido estabelecida uma meta de criar mais 18 mil camas até 2026, só foram conseguidas 1124 camas até julho de 2024 [3].

O programa integra quatro fases distintas que passam por: submissão de “Manifestações de Interesse”; apresentação de “Candidaturas a financiamento” pelos titulares das “Manifestações de Interesse” selecionadas para admissão na primeira fase; análise dos 145 projetos objeto das candidaturas apresentadas na Fase 2; e acompanhamento da execução com avaliações anuais e possibilidade de reprogramação a partir de 2023, de modo a garantir a conclusão de execução nos prazos definidos.

Neste processo, os promotores de alojamentos para estudantes do Ensino Superior incluem de modo geral as Instituições de Ensino Superior públicas; pessoas coletivas públicas ou privadas de utilidade pública ou utilidade pública administrativa e âmbito social ou cultural; entidades públicas locais, regionais e nacionais, nomeadamente municípios; outras entidades públicas ou de capitais públicos dedicadas ao sector imobiliário ou da hospitalidade; e consórcios entre entidades referidas nas alíneas anteriores.

São consideradas quatro tipologias de operações: a construção de novos edifícios; aquisição de edifícios ou frações existentes para adaptação (alteração, ampliação ou reconstrução) que passam a ser utilizados como alojamento para o Ensino Superior, não o sendo anteriormente; adaptação de edifícios ou frações existentes, que passam a ser utilizados como alojamento para o Ensino Superior, não o sendo anteriormente; renovação de edifícios ou frações existentes, já utilizados como alojamento para o Ensino Superior. A lista completa de projetos financiados no âmbito do PNAES pode ser consultada em [4].

Dependendo de quais os objetivos cumpridos, a futura concretização do PNAES é alterada e revista. Até ao final de 2024, prevê-se que fiquem concluídas as obras de qualificação de 40 residências universitárias, adicionando 4275 camas ao mercado de habitação estudantil. Estes 40 projetos de construção fazem parte de um total de 131 projetos que se encontram em curso de momento, no âmbito do PRR [5].

Prevê-se que em 2025 deverão adicionar-se 3356 novas camas, e 3801 até ao final de 2026. Tal consiste na totalidade da presente versão do PNAES, finalizando com um aumento total de 78% da capacidade presente em 2021. Este aumento advém do financiamento da construção de 33 novas residências, e da reabilitação de outras 98, afetando tanto universidades como institutos e escolas politécnicas. No entanto, o aumento de estudantes universitários, e em específico de estudantes deslocados, poderá levar a que esta oferta não seja o suficiente.

Uma ferramenta extremamente útil para a análise da presente oferta de alojamento estudantil é a plataforma Observatório do Alojamento Estudantil, que permite identificar diariamente a oferta privada de alojamento estudantil, o nível de ocupação pública de camas em residências, e o índice mensal dos preços do alojamento. No mais recente relatório acessível até à data de redação, dia 5 de julho de 2024, o preço médio de um quarto em Portugal é de 397 €, existindo um total de 5666 quartos disponíveis. Este preço representa uma variação média de 4.2% nos 12 meses anteriores [6] [7].

Apesar dos esforços realizados pelo Governo, a execução do PNAES tem sido realizada de forma demorada, não sendo ainda suficiente para colmatar as falhas existentes no panorama atual da habitação no Ensino Superior. Deste modo, também a Federação Académica do Porto (FAP) tem tido um papel ativo na criação de propostas para fazer frente ao problema da falta de camas no Ensino Superior. De facto, em março de 2024, em Conselho de Ministros dedicado à juventude, o Governo anunciou uma medida, muito semelhante àquela que a FAP vinha a propor desde o início do ano, que permite aos estudantes deslocados não bolseiros (rendimento entre 23 e 28 IAS – Indexante dos Apoios Sociais) receberem 50% do valor da renda, desde que o rendimento per capita do agregado familiar não ultrapasse os 14 259,28 € anuais (28 IAS) [8].

Para além das medidas já referidas no que diz respeito ao alargamento do número de camas, durante o ano letivo 23/24, foi também implementado um reforço de apoios sociais no âmbito do PNAES. O mesmo inclui: alargamento do limiar de elegibilidade para bolsas de ação social de 9 484,27 € para 11 049,89€ (23 IAS); limiar de elegibilidade mais elevado para estudantes trabalhadores para rendimentos pontuais obtidos de até 1520 €; antecipação das decisões para fase de colocação de candidatos; aumento do valor máximo da bolsa de estudo; e aumento do valor mínimo da bolsa de estudo para estudantes de mestrado [4].

[1] https://amp.sicnoticias.pt/pais/2024-07-25-video-ensino-superior-faltam-75-mil-camas-para-estudantes-a63b6ec9

[2] https://www.publico.pt/2024/06/27/p3/noticia/apoio-alojamento-estudantes-deslocados-chegar-483-proximo-ano-lectivo-2095580

[3] https://jornaleconomico.sapo.pt/noticias/oferta-de-alojamento-para-estudantes-do-ensino-superior-em-portugal-cobre-apenas-32-das-necessidades/

[4] https://pnaes.pt/wp-content/uploads/2022/10/BROCHURA-PNAES_2022_2026.pdf

[5] https://cnnportugal.iol.pt/governo/pnaes/governo-preve-conclusao-de-40-residencias-universitarias-ate-ao-final-do-ano/20240325/66016a72d34e87e0c08b1d10

[6] https://student.alfredo.pt

[7] https://pnaes.pt/wp-content/uploads/2024/07/alfredo_student_report_20240705.pdf

[8] https://www.fap.pt/noticias/governo-implementa-medida-de-apoio-aos-estudantes-deslocados-nao-bolseiros-proposta-pela

Impressão 3D de Próteses Personalizadas: Uma Revolução na Individualidade

Crónicas de Verão

A impressão 3D tem vindo a transformar diversos setores, com um impacto notável na área da Medicina, especialmente no campo das próteses. A tecnologia, que inicialmente parecia futurista e distante, tornou-se uma ferramenta acessível e inovadora, proporcionando soluções que vão além do simples ajuste funcional. A personalização, outrora limitada, agora é uma realidade concreta graças à impressão 3D.

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A impressão 3D tem vindo a transformar diversos setores, com um impacto notável na área da Medicina, especialmente no campo das próteses. A tecnologia, que inicialmente parecia futurista e distante, tornou-se uma ferramenta acessível e inovadora, proporcionando soluções que vão além do simples ajuste funcional. A personalização, outrora limitada, agora é uma realidade concreta graças à impressão 3D [1].

Tradicionalmente, as próteses eram  genéricas, com pouca consideração pelas preferências ou necessidades individuais dos utilizadores. Com esta nova técnica, o processo inicia-se com a criação de um modelo digital tridimensional do membro afetado, obtido através de digitalização detalhada. Este modelo é, então, utilizado para imprimir a prótese, camada a camada, utilizando materiais que vão desde plásticos de alta resistência a compostos avançados [3]. 

A tecnologia de impressão 3D permite a criação de próteses que, não só se ajustam de forma precisa ao corpo do utilizador, mas também são moldadas segundo as suas preferências estéticas e funcionais [2].

A possibilidade de personalização é uma das maiores vantagens da impressão 3D. A tecnologia permite que cada prótese seja adaptada, não só para o ajuste físico, mas também para incluir designs específicos, padrões e texturas. Além disso, a funcionalidade pode e deve ser ajustada para responder às necessidades específicas do utilizador como, por exemplo, melhorar o desempenho em atividades desportivas e até  a integração de dispositivos tecnológicos [4].

A impressão 3D também traz benefícios significativos em termos de custo e tempo de produção. Ao contrário dos métodos tradicionais, que podem ser demorados e caros, a impressão 3D permite a produção de próteses de forma mais rápida e económica. Esta eficiência facilita o acesso a soluções personalizadas para pessoas em regiões com menos recursos, democratizando o acesso a tecnologias avançadas [2]. 

Ainda assim, a tecnologia está em constante evolução. Embora já ofereça soluções inovadoras nesta área, a investigação continua a explorar novas possibilidades, como materiais biocompatíveis e tecnologias adaptativas que possam responder em tempo real às necessidades dos utilizadores [3].

Resumidamente, a impressão 3D de próteses personalizadas exemplifica como a inovação tecnológica pode responder às necessidades individuais de uma forma mais eficaz. Este avanço não só redefine os padrões de design e adaptabilidade, mas também destaca a importância de soluções personalizadas que respeitem a individualidade de cada utilizador [1] [4].

[1] Kelly, K. M. (2015). 3D printing in prosthetics: A review of the state of the art. Journal of Prosthetics and Orthotics, 27(2), 99-108.

[2] Anderson, B. T., et al. (2020). Advances in 3D printing for prosthetics: Design and application. Biomaterials Science, 8(1), 45-60.

[3] Williams, A. G. (2019). The impact of 3D printing technology on prosthetic development. Journal of Biomedical Engineering, 64, 230-240.

[4] Nelson, M. S., et al. (2021). Custom prosthetics and 3D printing: A case study approach. Clinical Biomechanics, 70, 18-25.

Nanotecnologia para Terapias Antimicrobianas: Avanços e Perspectivas Futuras

Crónicas de Verão

A nanotecnologia tem revolucionado diversas áreas da ciência, com um impacto particularmente notável na Engenharia Biomédica, especialmente nas terapias antimicrobianas. Com a crescente resistência a antibióticos, que representa uma crise global de saúde pública, a procura por novas soluções contra infeções tornou-se urgente [1].

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A nanotecnologia tem revolucionado diversas áreas da ciência, com um impacto particularmente notável na Engenharia Biomédica, especialmente nas terapias antimicrobianas. Com a crescente resistência a antibióticos, que representa uma crise global de saúde pública, a procura por novas soluções contra infeções tornou-se urgente [1].

As nanopartículas, com diâmetro entre 1 a 100 nm, possuem uma alta relação superfície/volume, conferindo-lhes propriedades físicas, químicas e biológicas únicas. Devido a essas características, as nanopartículas estão a ser cada vez mais exploradas como potenciais agentes antimicrobianos, capazes de superar a crescente resistência das bactérias aos antibióticos. Entre as diversas formas de nanopartículas, as de prata (Ag NPs) têm ganho destaque pela sua versatilidade e eficácia, principalmente no combate a infeções bacterianas [2].

Em particular, as Ag NPs são amplamente reconhecidas pelas suas propriedades antimicrobianas, antivirais e anticancerígenas. Estas apresentam um elevado grau de biocompatibilidade, permitindo uma entrega mais eficaz e específica de terapias e reduzindo os efeitos colaterais associados aos tratamentos convencionais. Além do seu uso direto como agentes antimicrobianos, as nanopartículas também são cruciais como sistemas de distribuição de fármacos [2]. Devido ao seu tamanho reduzido, as nanopartículas podem penetrar as barreiras biológicas e alcançar locais específicos do corpo, garantindo uma libertação sustentada e controlada de medicamentos [3]. Esta aplicação é especialmente importante no tratamento de infeções resistentes a antibióticos, oferecendo a possibilidade de criar sistemas de entrega que potencializam a eficácia dos medicamentos. Nanopartículas funcionais, especialmente as metálicas e de óxido de metal, podem ser projetadas para interagir seletivamente com células ou tecidos, melhorando a captação celular e a eficácia terapêutica [1].

No entanto, apesar dos seus benefícios, o uso de nanopartículas levanta algumas preocupações em relação à toxicidade. Devido ao seu tamanho, as nanopartículas podem atravessar barreiras fisiológicas, como os pulmões, trato intestinal e pele, e causar reações biológicas adversas. A toxicidade das nanopartículas depende de vários fatores, como composição, tamanho, funcionalidade da superfície e capacidade de agregação. Além disso, a resposta tóxica pode variar entre indivíduos, dependendo da sua constituição genética e capacidade de adaptação a substâncias tóxicas [4].

Em conclusão, as nanopartículas oferecem um potencial significativo para o desenvolvimento de novas terapias e sistemas de distribuição de fármacos. Contudo, a sua aplicação deve ser cuidadosamente avaliada, considerando tanto os benefícios quanto os riscos associados à toxicidade. A nanotecnologia continua a ser uma área de pesquisa bastante promissora, com o potencial de revolucionar a medicina e enfrentar desafios como a resistência aos antibióticos, sendo essencial manter o equilíbrio entre a inovação e a segurança. 

[1] Z. Almohaimeed, L. Mu, M. Alnajjar, M. Abbas, e S. Zhu, «Nanotechnology in Combating Biofilm and Multidrug-Resistant Bacteria», Biomedicines, vol. 11, n.º 2, p. 413, fev. 2023, doi: 10.3390/biomedicines11020413.

[2] R. Vishwanath & B. Negi, «Conventional and green methods of synthesis of silver nanoparticles and their antimicrobial properties», Current Research in Green and Sustainable Chemistry, vol. 4, 2021, art. no. 100205, doi: 10.1016/j.crgsc.2021.100205.

[3] D.A. Mercan, A.G. Niculescu, & A.M. Grumezescu, «Nanoparticles for antimicrobial agents delivery—An up-to-date review», Int. J. Mol. Sci., vol. 23, no. 22, art. no. 13862, nov. 2022, doi: 10.3390/ijms232213862.

[4] E.A. Kumah, R.D. Fopa, S. Harati, et al., «Impactos humanos e ambientais de nanopartículas: uma revisão de escopo da literatura atual», BMC Public Health, vol. 23, art. no. 1059, 2023, doi: 10.1186/s12889-023-15958-4.

Desenvolvimento de Biomateriais inteligentes

Crónicas de Verão

Os biomateriais inteligentes são um avanço significativo da investigação e da medicina, ampliando os limites e as possibilidades de tratamentos. Estes materiais são, de uma forma geral, aqueles com capacidade de responder consoante os estímulos recebidos do ambiente que os rodeia, como temperatura, pH, resistência mecânica ou quantidade de uma substância específica. Uma das principais áreas de aplicação dos biomateriais inteligentes é a regeneração de tecidos, onde podem desempenhar diversas funções, orientando o desenvolvimento de células-tronco, libertando medicamentos de forma controlada, ou mimetizando tecidos humanos [1].

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Os biomateriais inteligentes são um avanço significativo da investigação e da medicina, ampliando os limites e as possibilidades de tratamentos. Estes materiais são, de uma forma geral, aqueles com capacidade de responder consoante os estímulos recebidos do ambiente que os rodeia, como temperatura, pH, resistência mecânica ou quantidade de uma substância específica. Uma das principais áreas de aplicação dos biomateriais inteligentes é a regeneração de tecidos, onde podem desempenhar diversas funções, orientando o desenvolvimento de células-tronco, libertando medicamentos de forma controlada, ou mimetizando tecidos humanos [1].

Neste ramo é comum utilizar hidrogéis, nanomateriais inteligentes e biomateriais com shape memory.  Os hidrogéis  têm uma ampla gama de aplicações como válvulas inteligentes e sistemas injetáveis para a libertação de substâncias. Já os nanomateriais são sobretudo utilizados por serem biodegradáveis e pela sua capacidade de libertação controlada de fármacos em resposta a estímulos como a luz e a temperatura. Os materiais com shape memory, que podem ser cerâmicas, polímeros ou ligas metálicas, são reconhecidos pela sua capacidade de voltar ao seu formato original após serem sujeitos a estímulos, uma característica importante para a evolução dos dispositivos médicos [1, 4].

Como exemplo recente de desenvolvimento de um biomaterial inteligente em Portugal, temos o projeto «BioMade4U» liderado pela investigadora Christiane Salgado do i3S, que propõe um tratamento inovador para a osteorradionecrose, a necrose causada no osso devido ao uso da radioterapia nos doentes oncológicos. O objetivo do projeto passa por conseguir regenerar a estrutura e função do tecido ósseo/oral, que foi danificado durante o tratamento do tumor, de uma forma muito mais eficiente com o uso de biomateriais inteligentes.

Este projeto ganhou um prémio de 25 mil euros que vai ajudar ao financiamento do desenvolvimento de um biomaterial ‘vivo’ e personalizado a cada doente. O biomaterial é descrito como uma bioconstrução 3D, projetado para a regeneração de tecidos orais. A investigadora e líder do projeto acredita que esta investigação levará ao desenvolvimento de materiais mais inteligentes e mais biologicamente ativos [2].

Também do i3S, um grupo de investigadores desenvolveu um material implantável que permite a formação de tecido cartilaginoso, tornando-se um tratamento altamente eficiente para a osteoporose. Esta doença que afeta cerca de 7.6 % da população mundial é convencionalmente tratada com métodos anti-inflamatórios, mas estes nada fazem para combater a degeneração da cartilagem.

 Neste projeto é utilizada uma matriz tridimensional que cria o melhor ambiente físico e químico possível para a sobrevivência e diferenciação das células da cartilagem, onde são posteriormente  cultivados nanocapacitores com ibuprofeno. Este modelo 3D tem simultaneamente a capacidade de promover o desenvolvimento da cartilagem, recuperando tecido perdido, e de modular a reação inflamatória [3].

Apesar de o modelo 3D ser o mais utilizado na atualidade, com o desenvolvimento da tecnologia e áreas como a engenharia de tecidos, já se começa a falar de impressão 4D, que nada mais é do que uma adaptação da impressão 3D de scaffolds, passando a utilizar materiais inteligentes, que se adaptam ao meio consoante os estímulos recebidos ao longo do tempo, criando assim uma estrutura dinâmica. Torna-se, portanto, uma inovação vantajosa porque não só imita a estrutura como também algumas das funções dinâmicas do tecido biológico [5].

Embora seja uma área em expansão e onde é necessário investimento na investigação futura, os biomateriais ainda têm muito por onde crescer e melhorar. No entanto, já se destacam como uma grande evolução científica, com o potencial de transformar e melhorar significativamente a qualidade de vida das pessoas.

[1] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468451121000519

[2] https://noticias.up.pt/2023/07/04/projeto-de-regeneracao-ossea-do-i3s-vence-premio-de-investigacao-alfredo-da-silva/

[3]  https://www.publico.pt/2024/03/22/ciencia/noticia/criado-material-implantavel-trava-inflamacao-osteoartrite-2084505

[4] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37728061/

[5] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9512992/

Tecnologias de crioterapia para tratamento de tumores

Crónicas de Verão

O tratamento de tumores, massas celulares que crescem de forma descontrolada e representam uma das maiores ameaças à saúde global, é um dos principais desafios da medicina moderna. Tanto tumores benignos quanto malignos exigem intervenções eficazes para garantir a qualidade de vida e, em muitos casos, a sobrevivência dos pacientes. Como resultado, a busca por terapias mais eficazes e menos invasivas é constante. Entre as opções utilizadas atualmente, a criocirurgia destaca-se pelo seu uso em tumores localizados, oferecendo elevada precisão e reduzido impacto no paciente.

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O tratamento de tumores, massas celulares que crescem de forma descontrolada e representam uma das maiores ameaças à saúde global, é um dos principais desafios da medicina moderna. Tanto tumores benignos quanto malignos exigem intervenções eficazes para garantir a qualidade de vida e, em muitos casos, a sobrevivência dos pacientes. Como resultado, a busca por terapias mais eficazes e menos invasivas é constante. Entre as opções utilizadas atualmente, a criocirurgia destaca-se pelo seu uso em tumores localizados, oferecendo elevada precisão e reduzido impacto no paciente.

A criocirurgia, uma técnica especializada de crioterapia, envolve o uso de temperaturas extremamente baixas, geralmente obtidas com azoto líquido. Estas temperaturas levam ao congelamento do tecido tumoral, resultando na morte e destruição das células cancerígenas. O procedimento é minimamente invasivo, podendo ser realizado em regime ambulatório, com um tempo de recuperação significativamente reduzido em comparação com as terapias tradicionais [1].

Para tumores superficiais, o agente de arrefecimento é aplicado diretamente sobre a área afetada. No entanto, quando o tumor está localizado internamente, é utilizada uma sonda chamada cryoprobe. Esta sonda é inserida no corpo através de uma pequena incisão na pele, ou durante um procedimento cirúrgico. Durante o procedimento, técnicas de imagiologia, como ecografia (US) e ressonância magnética (RM), são essenciais para guiar a cryoprobe com precisão, assegurando que o tumor seja tratado eficazmente enquanto o dano aos tecidos circundantes é minimizado. Em casos mais complexos, várias sondas podem ser utilizadas simultaneamente para tratar diferentes áreas do tumor [1,2,3].

Após o congelamento, quando o tecido descongela, as células afetadas morrem, e podem ser necessários vários ciclos de congelamento e descongelamento para garantir a eliminação completa das células tumorais. Tumores internos são naturalmente absorvidos pelo corpo, enquanto tumores superficiais levam à formação de uma crosta, que é eliminada à medida que a pele danificada se regenera [1].

Um benefício significativo da criocirurgia, especialmente no tratamento de tumores malignos, é a possibilidade de ser combinada com outros tratamentos sistémicos, como quimioterapia e imunoterapia, para destruir tumores localizados e prevenir a disseminação do cancro [2,4].

Contudo, apesar das suas vantagens, a criocirurgia apresenta também algumas limitações. Um dos principais desafios é a dificuldade em determinar com precisão a extensão exata da área que foi congelada e, portanto, garantir que todas as células tumorais foram efetivamente destruídas. Esta incerteza pode levar à necessidade de procedimentos adicionais ou à combinação com outras terapias para garantir a eficácia do tratamento [3,4].

Outra desvantagem potencial é o risco de danos aos tecidos saudáveis circundantes, especialmente em áreas onde a margem de segurança é reduzida, como perto de nervos ou estruturas vitais. Apesar dos avanços em técnicas de imagiologia, o risco de lesões não intencionais ainda existe, o que pode resultar em complicações como dor, infeções, ou perda de função no local tratado [3,4].

Além disso, a criocirurgia pode não ser a abordagem ideal para todos os tipos de tumores. Tumores muito grandes ou localizados em áreas de difícil acesso podem não ser adequados para este tipo de tratamento, exigindo alternativas mais agressivas ou combinadas.

Embora a criocirurgia em si não tenha sido alvo de inovações diretas recentes, avanços significativos em técnicas de imagiologia e na fabricação de sondas têm aprimorado substancialmente a precisão e a segurança deste tratamento. A criocirurgia permanece como uma opção eficaz e segura para o tratamento de diversos tipos de tumores, incluindo os da pele, próstata, fígado, ossos e pulmões. Com os avanços contínuos em tecnologia de imagiologia e fabricação de equipamentos, esta abordagem tende a tornar-se cada vez mais acessível e eficiente, solidificando o seu papel no arsenal terapêutico contra o cancro.

Bibliografia:

[1] “Cryosurgery to treat cancer,” Cancer.gov, Jun. 21, 2021. https://www.cancer.gov/about-cancer/treatment/types/surgery/cryosurgery

[2] K. Mokbel, A. Kodresko, H. Ghazal, R. Mokbel, J. Trembley, and H. Jouhara, “The Evolving Role of Cryosurgery in Breast Cancer Management: A Comprehensive review,” Cancers, vol. 15, no. 17, p. 4272, Aug. 2023, doi: 10.3390/cancers15174272.

[3] I. Pustinsky et al., “Cryosurgery for basal cell skin cancer of the head: 15 years of experience,” Life, vol. 13, no. 11, p. 2231, Nov. 2023, doi: 10.3390/life13112231.

[4] R. G. . Amaral, O. A. . Nogueira Júnior, M. C. de . Oliveira Neto, M. V. . Alves, P. . Severino, and L. N. . Andrade, “Cryotherapy in the treatment of cancer: a review ”, RSD, vol. 11, no. 11, p. e504111133916, Aug. 2022.

Avanços em Medicina Regenerativa e Terapia Genética

Crónicas de Verão

Em dezembro de 1967, quando o Dr. Christiaan Barnard e uma equipa de cirurgiões realizaram o primeiro transplante de coração humano, deu-se início a uma nova era na medicina. Hoje, os avanços em medicina regenerativa (MR) e terapia genética são tão rotineiros que, geralmente, só recebem cobertura em jornais científicos e industriais especializados [1].

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Em dezembro de 1967, quando o Dr. Christiaan Barnard e uma equipa de cirurgiões realizaram o primeiro transplante de coração humano, deu-se início a uma nova era na medicina. Hoje, os avanços em medicina regenerativa (MR) e terapia genética são tão rotineiros que, geralmente, só recebem cobertura em jornais científicos e industriais especializados [1].

A medicina regenerativa procura substituir tecidos ou órgãos que foram danificados pela idade, doença ou trauma, em contraste com a estratégia clínica atual, que se concentra principalmente em tratar os sintomas. As ferramentas utilizadas para alcançar estes resultados incluem a engenharia de tecidos, as terapias celulares, os dispositivos médicos e órgãos artificiais. Combinações destas abordagens podem amplificar o processo natural de cura nos locais onde é mais necessário ou assumir a função de um órgão permanentemente danificado. A medicina regenerativa é um campo que reúne especialistas da biologia, química, ciência da computação, engenharia, genética, medicina, robótica e outras áreas, para encontrar soluções de alguns dos problemas médicos mais desafiadores enfrentados pela humanidade [2].

Por sua vez, a terapia genética é uma abordagem médica que trata ou previne doenças corrigindo o problema genético subjacente. Estas técnicas permitem que os médicos tratem um distúrbio alterando a composição genética de uma pessoa, ao invés de usar medicamentos ou cirurgia [3]

Atualmente, a edição do genoma está a ser estudada para:

Existem diversos estudos na área de manipulação genética e de tecidos, nomeadamente para o tratamento de doenças pulmonares. Investigadores do Boston Medical Center (BMC) e da Universidade de Boston (BU) anunciaram descobertas de um novo estudo de pesquisa, detalhando o desenvolvimento de um método para gerar células epiteliais alveolares humanas tipo I (AT1s) a partir de células-tronco pluripotentes (iPSCs) [4].

A capacidade de recriar estas células num modelo baseado em iPSC permitirá analisar em maior detalhe células que, historicamente, foram difíceis de isolar, ajudando a aprofundar o entendimento da regeneração pulmonar humana e podendo, em última análise, acelerar o progresso no tratamento e nas opções terapêuticas para pessoas que vivem com doenças pulmonares (fibrose pulmonar e doença pulmonar obstrutiva crónica)[4].

“Descobrir a capacidade de gerar células epiteliais alveolares humanas tipo I e tipos de células semelhantes a partir de células-tronco pluripotentes expandiu o nosso conhecimento acerca dos processos biológicos e pode melhorar significativamente a compreensão e a gestão de doenças”, disse Darrell Kotton, diretor do Centro de Medicina Regenerativa (CReM) da Universidade de Boston e do Boston Medical Center[4]

Tal como este estudo, existem diversos outros que visam a substituição de partes do nosso corpo que não estão a funcionar corretamente. Imagine-se um caso de um paciente que possui um tumor no fígado que não pode ser removido cirurgicamente. Neste caso, a medicina regenerativa tentaria recriar, a partir de células do organismo do próprio doente, um novo fígado que pudesse substituir o atual, evitando técnicas prejudiciais de terapia, como a quimioterapia e a radioterapia, e também a necessidade de encontrar um dador compatíve[4]l. 

Independentemente de tudo o que foi anteriormente mencionado, estas técnicas ainda se encontram em fases muito preliminares e ainda não podem ser aplicadas. Ainda é necessário entender como dispor as células de modo a que se possam comportar como um órgão funcional. De qualquer forma, os investigadores ao redor do mundo colocam a sua esperança nestas iniciativas, com a expectativa de que, no futuro, milhões de vidas possam ser salvas[4].

[1] https://www.pwc.com/m1/en/wgs/knowledge-partners-wgs-2024/advances-in-regenerative-medicine-gene-therapy.html

[2] https://mirm-pitt.net/about-us/what-is-regenerative-medicine/

[3] https://medlineplus.gov/genetics/understanding/therapy/genetherapy/

[4] https://healthcare-in-europe.com/en/news/study-understanding-lung-regeneration.html

Tecnologias de realidade virtual na Reabilitação

Crónicas de Verão

Desde muito cedo que os humanos têm tentado criar experiências visuais e sensitivas que permitam dar a sensação de que estão num espaço onde não estão. Este é o caso das pinturas panorâmicas, que tentam envolver o espectador no cenário, as fotos estereoscópicas, os simuladores de voo, o cinema 3D, entre outros. No entanto, embora estes meios permitam dar esta sensação, não são interativos, não podendo ser classificados como realidade virtual. 

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Desde muito cedo que os humanos têm tentado criar experiências visuais e sensitivas que permitam dar a sensação de que estão num espaço onde não estão. Este é o caso das pinturas panorâmicas, que tentam envolver o espectador no cenário, as fotos estereoscópicas, os simuladores de voo, o cinema 3D, entre outros. No entanto, embora estes meios permitam dar esta sensação, não são interativos, não podendo ser classificados como realidade virtual. 

A realidade virtual (RV) é uma tecnologia gerada por computadores que permite criar ambientes gráficos 3D, e que permite ao utilizador ver e interagir com estes. Este termo surgiu pela primeira vez em 1986, tendo vindo a ser desenvolvido até como a conhecemos hoje [1].

Embora a RV seja muitas vezes comercializada como uma ferramenta de entretenimento, esta é bastante promissora na área da saúde, principalmente no que toca à reabilitação. Nesses ambientes de reabilitação, esta tecnologia assistiva tem vindo a ser proposta para pacientes que sofrem de infarto, paralisia cerebral, queimaduras severas, doença de Parkinson, esclerose múltipla, paralisia associada a lesões na medula espinhal, entre outras [2].

Estas são patologias que afetam o sistema motor, musculoesquelético e sensório-motor, deixando os pacientes com mobilidade e sensações reduzidas, ou até inexistentes. Devido a características da RV, como as suas propriedades de imersão e engajamento na interatividade, permitem ativá-lo de maneira terapêutica [2].

Algumas vantagens do uso da RV aplicada na reabilitação incluem: controlo completo sobre o estímulo e a sua consistência, habilidade de variar o estímulo desde algo muito simples até estímulos muito complexos e definidos de acordo com o progresso do paciente, o facto de esta terapêutica providenciar um ambiente de aprendizagem dinâmico e seguro, a capacidade de oferecer tratamento personalizado e ainda uma motivação acrescida da parte do paciente, devido à gamificação do processo de recuperação [3].

A RV é também bastante económica, uma vez que permite um amplo leque de movimentos e exercícios, e a repetição dos mesmos, com o uso do mesmo sistema [3].

Devido à sua grande flexibilidade de uso, a RV pode ser usada para aprender e praticar novas habilidades, especialmente no que diz respeito a habilidades motoras, que podem ter sido perdidas como resultado da patologia. 

Estes sistemas podem ainda ser integrados com feedback sensorial: auditivo, háptico, entre outros, o que permite um maior sentimento de incorporação por parte dos pacientes quando dentro do sistema de RV, e ainda permite colmatar lacunas dos próprios pacientes. 

Por exemplo, no caso de uma pessoa cega que tenta usar RV, o uso de feedback auditivo e tátil pode permitir que a sua experiência seja semelhante à de uma pessoa que consegue ver [4]. Já no caso de um paciente com lesão na medula espinhal, o uso de feedback tátil numa parte do corpo em que este tem sensações, pode dar a percepção ao paciente de que está de facto a caminhar, induzindo neuroplasticidade, o que o pode levar a recuperar algumas redes neuronais e, por sua vez, causar uma recuperação parcial [5].

[1] History of Virtual Reality, website: https://www.vrs.org.uk/virtual-reality/history.html (acedido em: agosto de 2024).

[2] T. Rose, C.S. Nam, K.B. Chen, Immersion of virtual reality for rehabilitation – Review, Applied Ergonomics, 2018.

[3] A.K. Ojha, An application of virtual reality in rehabilitation, IEEE, 2018.

[4] R.F. Boian, J.E. Deutsch, C. S. Lee; G.C. Burdea; J. Lewis, Haptic effects for virtual reality-based post-stroke rehabilitation, IEEE, 2009.

[5] A. Gutiérrez, N. Farella, A. Gil-Agudo, A. R. Guzmán, Virtual Reality Environment with Haptic Feedback Thimble for Post Spinal Cord Injury Upper-Limb Rehabilitation, Frontiers, 2021.
 

Hospitais de Coimbra realizam com sucesso cirurgia pioneira à coluna vertebral

Crónicas de Inverno

Os hospitais de Coimbra atingiram um novo marco ao realizar com sucesso a primeira cirurgia à coluna por meio da endoscopia biportal. Conduzida pelo Centro Hospitalar e Universitário de Coimbra (CHUC), os cirurgiões João Moreno e Carla Olim Castro, com o apoio do ortopedista Eduardo Moreira Pinto, lideraram a pioneira cirurgia endoscópica biportal, tratando eficazmente um caso de hérnia discal lombar com incisões de menos de um centímetro.

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Os hospitais de Coimbra atingiram um novo marco ao realizar com sucesso a primeira cirurgia à coluna por meio da endoscopia biportal. Conduzida pelo Centro Hospitalar e Universitário de Coimbra (CHUC), os cirurgiões João Moreno e Carla Olim Castro, com o apoio do ortopedista Eduardo Moreira Pinto, lideraram a pioneira cirurgia endoscópica biportal, tratando eficazmente um caso de hérnia discal lombar com incisões de menos de um centímetro.

Agora, o CHUC oferece uma opção adicional na cirurgia da coluna vertebral, beneficiando pacientes com condições como hérnia discal e canal estreito. Além de representar um avanço terapêutico, a endoscopia permite que os pacientes tenham alta em menos de 24 horas.

Esta inovação destaca os avanços na abordagem terapêutica e a eficácia de novas técnicas, proporcionando uma recuperação mais rápida e com padrões elevados de segurança.

Descobre mais em: https://sicnoticias.pt/pais/2023-11-20-Hospitais-de-Coimbra-realizam–com-sucesso–cirurgia-pioneira-a-coluna-vertebral-654a4cbd

#EngenhariaBiomedica #CHUC  #Cirurgia 

Startup desenvolve analgésico para dor crónica a partir do mar algarvio

Crónicas de Inverno

A startup “Sea4Us” é uma empresa portuguesa da área da biotecnologia avançada, sediada em Sagres que, ao fim de 10 anos de investigação, está próxima de realizar um licenciamento de um novo analgésico descoberto a partir de organismos marinhos da costa algarvia, representando uma grande ajuda na luta contra a dor crónica que atinge um quinto da população mundial e uma proporção ainda maior em Portugal.

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A startup “Sea4Us” é uma empresa portuguesa da área da biotecnologia avançada, sediada em Sagres que, ao fim de 10 anos de investigação, está próxima de realizar um licenciamento de um novo analgésico descoberto a partir de organismos marinhos da costa algarvia, representando uma grande ajuda na luta contra a dor crónica que atinge um quinto da população mundial e uma proporção ainda maior em Portugal.

Este analgésico marinho, sem a presença de opióides, pretende ser eficaz contra a dor crónica sem criar dependências nem efeitos secundários, uma vez que não afeta centralmente o cérebro. Este medicamento provém das características especiais dos organismos incrustados nas rochas de grutas e cavidades da costa, perto de Sagres, que não conseguem ser sintetizadas pelo ser humano.

A empresa está, de momento, a realizar os testes precedentes aos testes clínicos em humanos. No entanto, uma vez que existe falta de recursos monetários para a finalização dos mesmos, o plano passa por vender o projeto quando estiver pronto para testar em pessoas.   

Descobre mais em: https://visao.pt/atualidade/sociedade/2023-12-02-startup-desenvolve-analgesico-para-dor-cronica-a-partir-do-mar-algarvio/

#EngenhariaBiomedica #DorCronica  #Analgesico 

Como podemos explicar as enxaquecas?

Crónicas de Inverno

A enxaqueca é uma doença crónica e genética que se caracteriza por momentos de dor de cabeça intensa. Atualmente, o mecanismo através do qual esta ocorre ainda não é totalmente percebido, sendo a hipótese mais aceite ligada à ativação de um nervo do sistema nervoso central, que leva à libertação de neurotransmissores e à vasodilatação que provoca a dor associada à enxaqueca.

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A enxaqueca é uma doença crónica e genética que se caracteriza por momentos de dor de cabeça intensa. Atualmente, o mecanismo através do qual esta ocorre ainda não é totalmente percebido, sendo a hipótese mais aceite ligada à ativação de um nervo do sistema nervoso central, que leva à libertação de neurotransmissores e à vasodilatação que provoca a dor associada à enxaqueca

Em 2020, investigadores pertencentes ao Instituto de Investigação e Inovação na Saúde da Universidade do Porto decidiram debruçar-se sobre esta questão tendo sido descoberto um novo gene associado à doença: a neurexina.Este é um gene que facilita a ligação dos neurotransmissores aos neurónios, desencadeando assim os processos fisiológicos que levam à enxaqueca.

Uma vez que esta é uma doença que não tem cura, a descoberta deste gene abre potencialidade para novas terapêuticas.

Descobre mais em: https://observador.pt/programas/e-mc2/o-gene-que-pode-explicar-as-enxaquecas/

#EngenhariaBiomedica #Enxaqueca  #Genes #Investigacao

FCUP testa bebidas funcionais para prevenir doenças cardiovasculares

Crónicas de Inverno

O projeto FERMEN.TO, financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT), propõe investigar o potencial terapêutico de bebidas fermentadas, desenvolvidas em colaboração com a SUMOL + COMPAL e Tetrapack, na prevenção de doenças cardiovasculares (DCV).

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O projeto FERMEN.TO, financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT), propõe investigar o potencial terapêutico de bebidas fermentadas, desenvolvidas em colaboração com a SUMOL + COMPAL e Tetrapack, na prevenção de doenças cardiovasculares (DCV).

Estas bebidas, cujo processo de fermentação se assemelha ao do vinho, são concebidas sem álcool e enriquecidas com compostos fenólicos provenientes de frutas, reconhecidos pelos seus efeitos antioxidantes. O estudo inicial focar-se-á na análise exaustiva das propriedades químicas e nutricionais das receitas, com o intuito de elucidar sobre o seu impacto na saúde e a possível reversão de condições metabólicas adversas, tais como diabetes e hipertensão.

Os cientistas dedicarão especial atenção à simulação do processo de digestão destas bebidas e ao seu efeito nas células adiposas e musculares, visando fortalecer a flora intestinal e avaliar a sua capacidade de intervenção em condições metabólicas desfavoráveis. A eventual comprovação dos benefícios terapêuticos destas bebidas funcionais poderá constituir um importante avanço na prevenção de doenças cardiovasculares e na promoção da saúde pública.

Descobre mais em: https://noticias.up.pt/fcup-testa-bebidas-funcionais-para-prevenir-doencas-cardiovasculares/

#EngenhariaBiomedica #COMPAL  #SUMOL #DoencasCardiovasculares

Sistemas robóticos são utilizados para ajudar reabilitação de sobreviventes de AVCs

Crónicas de Inverno

Todos os anos, milhões de pessoas sofrem de AVCs, e a maioria lida com múltiplos efeitos secundários, como paralisia ou fraqueza nos membros superiores. O esforço e dedicação necessários para manter o uso dos membros são intimidantes para muitos sobreviventes.

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Todos os anos, milhões de pessoas sofrem de AVCs, e a maioria lida com múltiplos efeitos secundários, como paralisia ou fraqueza nos membros superiores. O esforço e dedicação necessários para manter o uso dos membros são intimidantes para muitos sobreviventes.

Com isto em mente, uma nova abordagem para a reabilitação de vítimas de AVCs foi experimentada  por investigadores da Universidade do  Sul da Califórnia. Com o uso de um braço robótico para reunir informação espacial, e através de técnicas de machine learning para analisar os dados, hipotetizou-se ser possível ter uma melhor ideia sobre o progresso do paciente.

Para testar o dispositivo, participantes no estudo foram instruídos por um robô de assistência social (SAR), que explicou como o sistema de avaliação funcionava. Ao longo de diversos testes, o robô foi fornecendo encorajamento e feedback.

Descobre mais em: https://www.azorobotics.com/News.aspx?newsID=14471

#EngenhariaBiomedica #Reabilitacao #SAR

Ultrassom permite que medicamentos para Alzheimer cheguem mais rápido ao cérebro

Crónicas de Inverno

Investigadores desenvolveram uma abordagem inovadora para melhorar a entrega de medicamentos no cérebro de pacientes com a doença de Alzheimer, através da utilização de ultrassons para  abrir temporariamente a barreira hematoencefálica. 

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Investigadores desenvolveram uma abordagem inovadora para melhorar a entrega de medicamentos no cérebro de pacientes com a doença de Alzheimer, através da utilização de ultrassons para  abrir temporariamente a barreira hematoencefálica. 

Esta abordagem foi combinada com a administração intravenosa mensal de Aduhelm, um medicamento para Alzheimer, durante seis meses.

Os resultados do estudo, publicados no “New England Journal of Medicine”, mostraram uma redução significativa na placa cerebral em áreas onde a barreira hematoencefálica foi temporariamente rompida, em comparação com as outras áreas do cérebro. Embora o estudo tenha sido pequeno e mais pesquisa seja necessária para confirmar os resultados, os dados sugerem que essa técnica pode ser promissora para melhorar o tratamento da doença de Alzheimer.

Descobre mais em: https://sicnoticias.pt/saude-e-bem-estar/2024-01-04-Ultrassom-permite-que-medicamentos-para-Alzheimer-cheguem-mais-rapido-ao-cerebro-a6b00601

#EngenhariaBiomedica #Ultrassons #TratamentoDoAlzheimer

Ferramenta eletrónica para combater a polimedicação em doentes idosos

Crónicas de Inverno

A polimedicação é um problema cada vez mais prevalente em Portugal, estimando-se que 77% da população mais velha tome mais de cinco medicamentos simultaneamente.

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A polimedicação é um problema cada vez mais prevalente em Portugal, estimando-se que 77% da população mais velha tome mais de cinco medicamentos simultaneamente.

Neste sentido, o foco de uma equipa de investigadores da Faculdade de Medicina da Universidade do Porto tem sido o desenvolvimento de uma ferramenta eletrónica que visa controlar esta problemática e melhorar a prescrição de medicamentos para doentes com mais de 65 anos de idade. O objetivo passa pela identificação e posterior descontinuação dos fármacos que já não são necessários ou benéficos. A intenção é que esta ferramenta faculte aos médicos sugestões sobre quais os medicamentos a descontinuar e como proceder nesse sentido.

A instituição está a estudar outras estratégias para aumentar a qualidade e segurança da prescrição, procurando estabelecer um canal de comunicação entre médicos, de família e hospitalares e farmacêuticos.

Descobre mais em: https://noticias.up.pt/ferramenta-eletronica-vai-combater-polimedicacao-em-doentes-idosos/ 

#EngenhariaBiomedica #FMUP  #Polimedicacao

Uma análise ao sangue pode detetar a gravidade da depressão em adolescentes

Crónicas de Inverno

A medicina deu mais um passo crucial na compreensão e diagnóstico da depressão em adolescentes, conforme revelado por uma série de estudos apresentados na conferência “Neuroscience 2023″. Cientistas conseguiram identificar marcadores no sangue associados à gravidade da depressão em adolescentes, gerando novos indicadores para ajudar no diagnóstico da doença mental mais prevalente globalmente. Estas descobertas destacam nove moléculas de microRNA encontradas em adolescentes deprimidos, dando acesso a uma assinatura epigenética única associada ao agravamento futuro de sintomas.

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A medicina deu mais um passo crucial na compreensão e diagnóstico da depressão em adolescentes, conforme revelado por uma série de estudos apresentados na conferência “Neuroscience 2023″. Cientistas conseguiram identificar marcadores no sangue associados à gravidade da depressão em adolescentes, gerando novos indicadores para ajudar no diagnóstico da doença mental mais prevalente globalmente. Estas descobertas destacam nove moléculas de microRNA encontradas em adolescentes deprimidos, dando acesso a uma assinatura epigenética única associada ao agravamento futuro de sintomas.

Outros estudos abordaram a relação entre variantes genéticas, a estrutura cerebral e sintomas depressivos em crianças. A pesquisa revelou que os riscos genéticos estão correlacionados com volumes reduzidos de massa cinzenta em várias regiões cerebrais, enfatizando marcadores estruturais partilhados pelos sintomas depressivos e riscos genéticos. Além disso, foi observado um aumento no tamanho da rede límbico-cortical em adolescentes com mais sintomas depressivos, proporcionando um alvo promissor para futuras intervenções antecipadas.

O estudo incluiu também adultos mais velhos, examinando a relação entre a depressão e o desempenho cognitivo ao longo do tempo. Os resultados indicaram um padrão de sintomas depressivos que atingem o seu pico na idade adulta jovem, diminuem na meia-idade e retornam na idade mais avançada, com um impacto mais prejudicial sobre o raciocínio nesta última fase. Estas descobertas avançam não apenas a compreensão da depressão em adolescentes, como destacam a complexidade desta doença, e a necessidade de continuar este ramo de investigação,  para desenvolver métodos de detecção precoce e tratamento mais eficazes.

Descobre mais em: https://sicnoticias.pt/saude-e-bem-estar/2023-11-26-Uma-analise-ao-sangue-pode-detetar-a-gravidade-da-depressao-em-adolescentes-8dcda9bc

#EngenhariaBiomedica #Depressao #Adolescentes

Proteínas ajudam na deteção da Esclerose Múltipla

Crónicas de Inverno

A Esclerose Múltipla é uma doença neurológica crónica, inflamatória e degenerativa, geralmente diagnosticada em jovens adultos, que afeta o sistema nervoso central através da destruição da bainha de mielina presente nos neurónios. Esta degeneração deve-se a um processo inflamatório que lesiona as células nervosas e causa, assim, danos permanentes no sistema nervoso, como a dificuldade de comunicação entre o Sistema Nervoso Central (SNC) e o restante corpo. Esta doença está diagnosticada, atualmente, em 2,5 milhões de pessoas no mundo, das quais 8 mil são portuguesas. O diagnóstico desta doença é ainda muito complexo devido ao conjunto de sintomas semelhantes a outras doenças, assim como a ausência de indicadores específicos. 

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A Esclerose Múltipla é uma doença neurológica crónica, inflamatória e degenerativa, geralmente diagnosticada em jovens adultos, que afeta o sistema nervoso central através da destruição da bainha de mielina presente nos neurónios. Esta degeneração deve-se a um processo inflamatório que lesiona as células nervosas e causa, assim, danos permanentes no sistema nervoso, como a dificuldade de comunicação entre o Sistema Nervoso Central (SNC) e o restante corpo. Esta doença está diagnosticada, atualmente, em 2,5 milhões de pessoas no mundo, das quais 8 mil são portuguesas. O diagnóstico desta doença é ainda muito complexo devido ao conjunto de sintomas semelhantes a outras doenças, assim como a ausência de indicadores específicos. 

Ao fim de 15 anos de investigação, uma equipa da Universidade de Coimbra, coordenada por Carlos Duarte, alcançou um grande avanço ao nível dos diagnósticos de Esclerose Múltipla, conseguindo, através de 8 proteínas específicas, classificar um doente com 80% de certeza.

O processo começou pela comparação do líquido cefalorraquidiano entre doentes de Esclerose Múltipla e doentes com doenças inflamatórias do SNC e doenças não inflamatórias, uma vez que são doenças similares a nível sintomático. Este líquido dá suporte ao SNC e a sua composição contém moléculas produzidas e libertadas através deste, mudando quimicamente consoante as alterações que o SNC sofre sendo, por isso, um bom indicativo cuja análise fornece várias informações. Para a obtenção deste líquido, é realizada uma punção lombar por um médico capacitado para tal. Parte das proteínas necessárias para o diagnóstico estão presentes neste líquido.

Existem 3 tipos de Esclerose Múltipla, mas este estudo focou-se somente no tipo surto-remissão, que representa 70% dos doentes, caracterizando-se por surtos seguidos de períodos de remissão com recuperação total ou parcial. Os outros dois tipos são denominados de primária progressiva e secundária progressiva. Apesar disso, esta descoberta representa um grande progresso, permitindo um diagnóstico precoce e com muito mais certeza. 

Descobre mais em:

#EngenhariaBiomedica #EscleroseMúltipla  #Diagnóstico 

Como funciona a pele artificial?

Crónicas de Inverno

Na Universidade de Graz, um grupo de investigação liderado por Anna Coclite tem vindo a desenvolver, ao longo dos últimos 6 anos, pele artificial. Este grupo é responsável pela criação da primeira pele artificial que consegue responder a 3 estímulos ao mesmo tempo: força, temperatura e humidade, com uma resolução melhor do que a da própria pele natural.

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Na Universidade de Graz, um grupo de investigação liderado por Anna Coclite tem vindo a desenvolver, ao longo dos últimos 6 anos, pele artificial. Este grupo é responsável pela criação da primeira pele artificial que consegue responder a 3 estímulos ao mesmo tempo: força, temperatura e humidade, com uma resolução melhor do que a da própria pele natural.

Mas como é que isto foi conseguido? A resposta está nos materiais usados e na sua combinação. Para o desenvolvimento desta pele, os investigadores combinaram dois materiais numa forma cilíndrica. Na parte interior, foi utilizado um material inteligente capaz de mudar a sua grossura quando exposto a diferentes condições de humidade, luz, pH ou temperatura. No que toca à parte exterior do cilindro, este foi revestido por um material piezoelétrico, capaz de gerar uma corrente elétrica quando exposto a movimento, ou seja, quando a grossura do material na camada de dentro sofre mudanças, a camada de fora produz corrente elétrica.

Esta combinação de materiais faz com que a pele artificial funcione exatamente como a pele de um humano, uma vez que também esta gera corrente elétrica quando exposta a diferentes estímulos, que é depois conduzida até ao cérebro para ser descodificada.

Este é um avanço tecnológico de extrema importância, uma vez que tem aplicações que vão desde a robótica e aparelhos inteligentes, até à área da saúde.Nesta última vertente, o futuro mostra-se esperançoso. A pele artificial pode vir a desempenhar um papel vital na reabilitação de pessoas que sofreram queimaduras graves ou que utilizam próteses, abrindo a possibilidade destas pessoas voltarem a ter sensação nas zonas lesadas, algo que não seria possível de outra forma.

Descobre mais em: https://www.ted.com/talks/anna_maria_coclite_artificial_skin_we_made_it_here_s_why

#EngenhariaBiomedica #PeleArtificial #Materiais

Criado hidrogel injetável para tratamento local e menos agressivo do cancro da mama

Crónicas de Inverno

Uma equipa de cientistas, liderada por Eva Martín del Valle, do Instituto de Pesquisas Biomédicas de Salamanca (IBSAL), desenvolveu um gel termossensível para tratar localmente o cancro da mama HER 2+. O gel incorpora nanopartículas inteligentes para direcionar o tumor de forma específica. Publicado no “Journal of Pharmaceutical Sciences”, o estudo contou com a colaboração de pesquisadores das áreas de Engenharia Química, Informática e Automação da Universidade de Salamanca, além do Instituto de Medicina Translacional de Birmingham.

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Uma equipa de cientistas, liderada por Eva Martín del Valle, do Instituto de Pesquisas Biomédicas de Salamanca (IBSAL), desenvolveu um gel termossensível para tratar localmente o cancro da mama HER 2+. O gel incorpora nanopartículas inteligentes para direcionar o tumor de forma específica. Publicado no “Journal of Pharmaceutical Sciences”, o estudo contou com a colaboração de pesquisadores das áreas de Engenharia Química, Informática e Automação da Universidade de Salamanca, além do Instituto de Medicina Translacional de Birmingham.

O gel será complementado com modelos computacionais para simular a sua aplicação em intervenções contra o cancro da mama. Além disso, está em curso um estudo em colaboração com o professor Sasa Kenjeres, da Universidade de Delft, cujos resultados serão brevemente publicados.

Martín enfatizou a relevância dos sistemas locais de administração de medicamentos, destacando as suas vantagens na eficácia terapêutica e na redução de efeitos colaterais. O hidrogel, líquido à temperatura ambiente e que solidifica à temperatura fisiológica, é composto pelo polímero PF-127 e por goma gelana, ambos aprovados pela FDA. Incorpora, também, um sistema de libertação nanotecnológico que possibilita a liberação controlada de dois componentes farmacológicos para inibir a formação de novas células tumorais e eliminar as já existentes.

Descobre mais em: https://www.sabado.pt/ultima-hora/detalhe/criado-hidrogel-injetavel-para-tratamento-local-e-menos-agressivo-do-cancro-da-mama

#EngenhariaBiomedica #Hidrogel  #CancroDaMama

Mini-robôs são capazes de regenerar neurônios humanos

Crónicas de Inverno

Já todos estamos familiarizados com a ideia de cyborgs, correto? Humanos com partes robóticas. Mas, e se o oposto acontecesse? Robôs feitos a partir de partes humanas? Soa estranho? Vindo de ficção científica? Científicos são de certeza, mas ficção já não! Robôs criados a partir de células humanas, apelidados de “Anthrobots”, são um dos mais recentes desenvolvimentos da Universidade de Tufts.

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Já todos estamos familiarizados com a ideia de cyborgs, correto? Humanos com partes robóticas. Mas, e se o oposto acontecesse? Robôs feitos a partir de partes humanas? Soa estranho? Vindo de ficção científica? Científicos são de certeza, mas ficção já não! Robôs criados a partir de células humanas, apelidados de “Anthrobots”, são um dos mais recentes desenvolvimentos da Universidade de Tufts.

Embora já tivessem sido criados robôs semelhantes de células embrionárias de anfíbios, chamados “Xenobots”, os investigadores principais relacionados com este projeto, Michael Levin e Gizem Gumuskaya, descobriram que também podiam ser feitos a partir de células humanas adultas, dando origem aos “Anthrobots”.

Estes minúsculos bio robôs começam a sua vida como uma simples célula, derivada do pulmão humano, mas desenvolvem-se  para robustos seres multicelulares em apenas 2 semanas. Mais do que isso, são capazes de adquirir formas completamente diferentes. Algo particularmente entusiasmante, durante o estudo, os “Anthrobots” foram capazes de induzir a reparação de feridas em células neurais humanas!

Agora surgem novas  questões: que outras células podem ser usadas? Que outras habilidades possuem? Conseguem regenerar outros tecidos? De acordo com os investigadores, outras aplicações podem incluir a reparação da medula espinhal ou até a identificação de bactérias e células cancerígenas.

Descobre mais em: https://neurosciencenews.com/anthrobots-cell-robot-neuron-healing-25296/

#EngenhariaBiomedica #Anthrobots #Celulas

Pesquisadores desenvolvem promissor tratamento do cancro

Crónicas de Inverno

Um grupo de investigadores desenvolveu uma terapia promissora no tratamento do cancro, descrita num artigo publicado no “The Journal of Clinical Investigation”. Embora as terapias convencionais com inibidores de checkpoint imunológico mobilizem linfócitos T do sistema imunitário, os cientistas da Albert Einstein College of Medicine optaram por usar linfócitos diferentes: as células natural killer (NK). O líder do estudo, Xingxing Zang, destaca que esta terapia inovadora tem potencial para avançar para ensaios clínicos em vários tipos de cancro.

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Um grupo de investigadores desenvolveu uma terapia promissora no tratamento do cancro, descrita num artigo publicado no “The Journal of Clinical Investigation”. Embora as terapias convencionais com inibidores de checkpoint imunológico mobilizem linfócitos T do sistema imunitário, os cientistas da Albert Einstein College of Medicine optaram por usar linfócitos diferentes: as células natural killer (NK). O líder do estudo, Xingxing Zang, destaca que esta terapia inovadora tem potencial para avançar para ensaios clínicos em vários tipos de cancro.

Os linfócitos possuem proteínas de checkpoint na superfície que regulam a sua atividade. No entanto, muitos tipos de células cancerígenas expressam proteínas que se ligam a esses checkpoints, evitando ataques do sistema imunitário. Os inibidores de checkpoint são anticorpos monoclonais que interrompem essas interações, permitindo que o sistema imunitário ataque e destrua as células cancerígenas.

A pesquisa focou-se numa proteína encontrada em muitos tumores, a PVR. Os cientistas descobriram que esta proteína suprime a atividade das células NK, ligando-se a um receptor chamado KIR2DL5. Assim, desenvolveram um anticorpo monoclonal para bloquear essa interação e demonstraram em estudos pré-clínicos que esta abordagem permitiu que as células NK atacassem e encolhessem tumores humanos, prolongando a sobrevivência dos pacientes.

Os resultados sugerem que interromper a via KIR2DL5/PVR pode ser uma estratégia eficaz para estimular a imunidade contra o cancro. A Albert Einstein College of Medicine já efetuou um pedido de patente para esta terapia e está interessada em parcerias para desenvolvê-la comercialmente. Esta descoberta soma-se a outras pesquisas do Dr. Zang em inibidores de checkpoint imunitário, alguns dos quais já estão em ensaios clínicos avançados nos Estados Unidos e na China para tratar vários tipos de cancro.

Descobre mais em: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/11/221116085957.htm

#EngenhariaBiomedica #TratamentoDoCancro #Inovacao

Os novos avanços da tecnologia CRISPR

Crónicas de Inverno

Jennifer Doudna, bioquímica galardoada com o prémio Nobel da Química em 2020 dado o seu trabalho no desenvolvimento do CRISPR-Cas9, fala sobre os mais recentes avanços desta técnica revolucionária que permite a edição genética em organismos vivos.

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Jennifer Doudna, bioquímica galardoada com o prémio Nobel da Química em 2020 dado o seu trabalho no desenvolvimento do CRISPR-Cas9, fala sobre os mais recentes avanços desta técnica revolucionária que permite a edição genética em organismos vivos.

Apesar de o CRISPR já ter mostrado resultados promissores, nomeadamente na cura da anemia falciforme ou na criação de plantas resistentes a doenças e à seca, Jennifer refere que o potencial desta ferramenta não é ainda totalmente explorado, sendo o próximo patamar a ser alcançado a edição de populações inteiras de pequenos micróbios, os microbiomas. Tal representa uma evolução importante dado que, durante décadas, os cientistas têm investigado estes organismos um a um, contudo os seus comportamentos dependem fortemente das suas interações dentro de microbiomas complexos. A aplicação do CRISPR para este propósito tem superado as limitações dos métodos anteriormente utilizados, permitindo a identificação precisa de um gene específico e possibilitando a modificação de um tipo de bactéria sem afetar os restantes.

A bioquímica refere ainda o trabalho da investigadora Jill Banfield que desenvolveu uma ferramenta, metagenomics, que permite identificar quais as espécies presentes e qual o seu papel numa determinada comunidade de micróbios. Deste modo, através da combinação das duas abordagens, emerge uma nova área científica, a edição de precisão de microbiomas, que possibilita: descobrir ligações entre microbiomas disfuncionais e diferentes doenças; o desenvolvimento de editores de microbiomas modificados e melhorados; e, finalmente, a implementação destas soluções que serão transformadoras no futuro.

Descobre mais em: https://www.ted.com/talks/jennifer_doudna_crispr_s_next_advance_is_bigger_than_you_think 

#EngenhariaBiomedica #CRISPR  #EdicaoDePrecisao

Cirurgia Robótica

Crónicas de Verão

A cirurgia robótica emergiu há cerca de 50 anos, com a promessa de tornar os procedimentos cirúrgicos mais seguros e eficazes e tem tido um crescimento exponencial ao longo dos últimos anos.

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A cirurgia robótica emergiu há cerca de 50 anos, com a promessa de tornar os procedimentos cirúrgicos mais seguros e eficazes e tem tido um crescimento exponencial ao longo dos últimos anos. Abrange uma vasta gama de especialidades, nomeadamente ortopedia, urologia, ginecologia e cirurgia geral. [1]

Normalmente, este tipo de cirurgia está associada a incisões (5-12mm) minimamente invasivas, o que pode ser benéfico, principalmente, para doentes ou cirurgias de alto risco e que exigem precisão. [2] Para além disso, apresenta também a grande vantagem de proporcionar um tempo de recuperação mais rápido. No entanto, existem potenciais riscos envolvidos, como infeções ou lesões nos nervos.  [3]

Os sistemas cirúrgicos robóticos são, normalmente, constituídos por três elementos: consola cirúrgica, braços robóticos e torre de comando, a qual, por sua vez, é composta pelo processador e por uma câmara com imagem tridimensional, ampliada e de alta definição. O equipamento de braços mecânicos permite transportar diferentes instrumentos cirúrgicos mais ágeis e precisos que a mão humana. Através da consola, o cirurgião consegue controlar a câmara e os instrumentos, dando instruções aos braços mecânicospara efetuar a cirurgia. Num ecrã, o cirurgião consegue ver imagens 3D ampliadas do local de intervenção, o que lhe possibilita ver estruturas anatómicas e planos de dissecação que antes seriamdifíceis ou, até mesmo, impossíveis de visualizar. Os sistemas são desenhados para imitarem até os movimentos mais complexos de um cirurgião. No entanto, apesar de se designar ‘cirurgia robótica’, esta ainda não permite qualquer automatismo, sendo o cirurgião a controlar todo o procedimento com a garantia demáxima segurança . [4],[6]

O primeiro registo de uma cirurgia com auxílio de um sistema robótico data o ano de 1980 com o objetivo inicial de reduzir os tremores dos cirurgiões durante biópsias ao cérebro. Rapidamente ganharam fama, tendo sido introduzidos, na mesma década, sistemas robóticos para operações à próstata e para a preparação do fémur com vista à substituição da bacia. [3]

Desde então, diversos têm sido os avanços destes sistemas, desde algo tão simples como a otimização do tempo de latência – tempo que o sistema demora a receber o sinal dado pelo cirurgião na consola, processo quase instantâneo hoje em dia -até à integração de inteligência artificial que dá suporte na tomada de decisões durante a cirurgia através de reconhecimento de imagem e análise preditiva. Além disso, muitos destes sistemas têm também integrado feedback táctil e realidade virtual, os quaisfornecem uma experiência mais imersiva ao cirurgião, e aumentam a sua destreza e perceção visual em tempo real. [3],[6]

Figura 1: Esquema da utilização de IA na cirurgia robótica [6]

O robot ‘da Vinci Xi’ é um modelo de última geração. Em Portugal, as primeiras cirurgias, realizadas em Lisboa e no Porto evidenciaram menor dor no pós-operatório e cicatrizes mais pequenas. A escolha entre a cirurgia robótica e cirurgia convencional é feita caso a caso, de acordo com as necessidades do paciente. Esta pode provar ser vantajosa quando se trata de procedimentos que exigem alta precisão ou acesso a áreas difíceis de alcançar, como cancro da próstata, útero ou intestino. [7]

A realização de cirurgias robóticas nas melhores condições implica blocos operatórios equipados com tecnologia moderna, equipas cirúrgicas competentes e com treino adequado. A cirurgia robótica é de facto um marco na história da engenharia e da medicina e abre um campo infinito de novas possibilidades e funções.  

Referências:

[1]https://blog.gitnux.com/robotic-surgery-statistics/

[2]https://www.uclahealth.org/medical-services/robotic-surgery/what-robotic-surgery

[3]https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1356187/

[4]https://cmirs.com/understanding-the-components-of-the-da-vinci-surgical-system/

[5]https://publishing.rcseng.ac.uk/doi/full/10.1308/rcsann.supp1.5#body-ref-bib3

[6]https://www.mdpi.com/2076-3417/13/6/3592

[7]https://www.cuf.pt/servicos-cuf/servicos-clinicos/cirurgia-robotica

Inteligência Artificial aplicada à Engenharia Biomédica

Crónicas de Verão

A Inteligência Artificial encontra-se presente em quase todas as indústrias de manufatura e serviços, com uma longa história de possíveis utilizações, estando também presente na saúde há vários anos.

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A Inteligência Artificial encontra-se presente em quase todas as indústrias de manufatura e serviços, com uma longa história de possíveis utilizações, estando também presente na saúde há vários anos. [1] A quantidade de dados de saúde disponíveis aumenta a cada dia que passa, sejam eles obtidos por dispositivos vestíveis (wearables) ou por equipamentos de imagem médica. A Inteligência Artificial (IA) surgiu como uma ferramenta capaz de transformar esses dados em informações, ampliando as possibilidades de tratamento, diagnóstico e prevenção de doenças para os pacientes, além de contribuir para auxiliar o trabalho dos profissionais de saúde.[2]

A Organização Mundial da Saúde (OMS) retrata esta tecnologia como uma grande promessa, com enorme potencial para melhorar a atenção à saúde, pois já provou a sua utilidade na comunidade científica e médica devido às suas utilidades e benefícios, como os seguintes [3]:

   –  Fortalecer a pesquisa em saúde e o desenvolvimento de medicamentos. 

  – Diagnóstico médico ou deteção de doenças, uma vez que a IA permite analisar imagens médicas, como tomografias ou ressonâncias magnéticas, de forma a identificar tumores ou anomalias, sendo que também melhora a velocidade da triagem de doenças, e a sua precisão. 

   – Permitir identificar padrões nos dados clínicos que podem ser indicativos de doenças, como arritmias cardíacas em ECG’s. 

   – Possibilitar a criação de dispositivos médicos inteligentes, pois a IA pode ser incorporada em dispositivos médicos, como monitores cardíacos e medidores de glicose, de forma a monitorar continuamente a saúde dos pacientes e alertar sobre possíveis problemas. 

   – Poder ser  usada em sistemas de cirurgia robótica para aprimorar a precisão e a capacidade de realizar procedimentos cirúrgicos complexos. [1] [4] [5]

Para além destas vantagens, a IA permite melhorar a qualidade de vida de pessoas dependentes e idosas e diminuir a carga de trabalho dos profissionais médicos. [5]

Existe uma lista infindável de estudos que estão a ser desenvolvidos à volta do mundo em prol da Inteligência Artificial aplicada à Saúde. Um caso muito peculiar, cujo desenvolvimento é do interesse de uma grande parte dos Engenheiros Biomédicos, toma lugar no Departamento de Engenharia Biomédica da Universidade de Minnesota. Neste local, está a ser desenvolvido um braço protético independente de um sistema de cabo ou arnês. Esta prótese tem incluído um pequeno dispositivo que se conecta a um nervo periférico do plexo braquial, responsável por inervar o braço,  de modo a possibilitar a deteção e análise de impulsos nervosos. Quando utilizado em conjunto com um braço robótico e um computador de IA, permite aos amputados do membro superior operar o braço apenas com os seus pensamentos, sendo, portanto, um método menos invasivo e de mais fácil aprendizagem. [6]

É evidente que o desenvolvimento deste dispositivo possibilitou um passo extra para alocar o desenvolvimento tecnológico ao serviço da saúde dos seres humanos e aproximar mais a robótica às pessoas que sofrem de algum problema incapacitante. No entanto, não é só na área da biomecânica que se tem andado a realizar implementação de Inteligência Artificial. Concluindo, a Inteligência Artificial não é só algo que está presente em carros automáticos ou em filmes de ficção científica onde máquinas tomam ação por si mesmas. A IA também se pode aplicar na saúde em prol da melhoria da qualidade de vida da população.

Referências:

[1]https://fastcompanybrasil.com/tech/inteligencia-artificial/saude-ja-e-o-setor-com-mais-investimento-em-inteligencia-artificial/

[2] Moro Caldas, Tainá APLICAÇÕES DE INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL NA SAÚDE/ Tainá Moro Caldas Orientador(a) Matheus Cardoso Moraes-São José dos Campos, 2022. 60 p. 

[3]https://fastcompanybrasil.com/tech/inteligencia-artificial/saude-ja-e-o-setor-com-mais-investimento-em-inteligencia-artificial/

[4]https://sicnoticias.pt/saude-e-bem-estar/2023-04-18-O-maravilhoso-mundo-da-inteligencia-artificial-na-saude-7a37ae9f

[5] https://www.apd.pt/efeitos-da-inteligencia-artificial-na-medicina/

[6]https://pplware.sapo.pt/ciencia/nova-invencao-permite-aos-amputados-controlar-um-braco-robotico-com-a-sua-mente/

Integração de sensores em sistemas organs-on-a-chip para aplicações biomédicas

Crónicas de Verão

Os organs-on-a-chip, comummente designados por OoCs, são sistemas que contêm tecidos (naturais ou fabricados) cultivados dentro de chips microfluídicos.

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Os organs-on-a-chip, comummente designados por OoCs, são sistemas que contêm tecidos (naturais ou fabricados) cultivados dentro de chips microfluídicos. Estes são projetados in-vitro com o objetivo de controlar os microambientes celulares e fornecer um ambiente in-vivo adequado para que conjuntos de células se agrupem em tecidos 3D, capazes de se replicar. Deste modo, os OoCs permitem que as funções específicas dos tecidos se mantenham [1].

Assim, seguindo duas vertentes que se interligam, a microfabricação e a engenharia de tecidos, os OoCs têm vindo a ganhar destaque, sobretudo por permitirem testar com rigor o efeito que certas terapias e medicamentos poderão vir a ter no organismo humano [2]. Deste modo, estes sistemas apresentam vantagens éticas significativas em relação às experiências realizadas em animais [3], [4]. No entanto, esta não é a única vantagem que os OoCs trazem face aos métodos mais tradicionais, pois  também são ferramentas úteis para a modelação de doenças ou a monitorização de citotoxicidade [5]. Para além disso, esta tecnologia permite a utilização de amostras pequenas, mas que sejam complexas e tenham elevados níveis de funcionalidade [3].

Assim, como se pode depreender dadas as características gerais dos OoCs, as suas aplicações são inúmeras, variando consoante os materiais e os métodos utilizados para desenhar, fabricar e operacionalizar estes sistemas [1], [3]. Em estudos recentes, como aqueles que se podem encontrar em [2], [3], [5], [6], uma das funcionalidades dos OoCs que tem vindo a ser desenvolvida é a integração de diversos sensores, nomeadamente, mecânicos, eletroquímicos e óticos, com o objetivo de melhor observar os processos biológicos. A Figura 1 ilustra alguns exemplos de aplicações de OoCs com sensores integrados.

Figura 1: Ilustração esquemática de algumas aplicações de OoCs com sensores integrados [6].

Estes sistemas são constituídos, geralmente, por três camadas fundamentais, sendo a mais interna um scaffold, uma estrutura 3D porosa, que serve o propósito de suporte físico para o crescimento de tecidos biológicos, que, por sua vez, correspondem à camada intermédia. Por último, a camada mais externa da amostra consiste nos parâmetros físicos e químicos que são alvo de monitorização [3]. Os parâmetros cuja monitorização tem sido objetivada, dividem-se essencialmente em dois grupos distintos: fatores metabólicos, como a concentração de oxigénio, de peróxido de hidrogénio, de glucose, de lactato e de citocinas; e fatores físicos, como a temperatura, a força e a frequência de contrações musculares e a força de cisalhamento do fluido [3], [5], [6].

Apesar de todos os avanços que se têm feito sentir na área, esta é uma tecnologia recente e, como tal, apresenta ainda algumas limitações. De facto, a medição dos parâmetros de interesse é, por vezes, desafiante devido ao reduzido tamanho dos dispositivos, às características gerais dos materiais utilizados e à necessidade de unidades hardware externas para o funcionamento dos sensores [5]. Para além disso, são necessários bastantes recursos para customizar cada ensaio, devido ao facto de não existir uma padronização dos OoCs e muitas das ferramentas de análise comerciais ainda não são adaptáveis para estes sistemas [1]. A busca por soluções para estes e outros obstáculos tem sido o foco do trabalho de cada vez mais profissionais nesta que é uma área promissora da Engenharia Biomédica.

Referências:

[1]   C. M. Leung et al., «A guide to the organ-on-a-chip», Nature Reviews Methods Primers, vol. 2, n. 1. Springer Nature, dez. 2022. doi: 10.1038/s43586-022-00118-6.

[2]   S. Liu et al., «Biosensors integrated 3D organoid/organ-on-a-chip system: A real-time biomechanical, biophysical, and biochemical monitoring and characterization», Biosens Bioelectron, vol. 231, jul. 2023, doi: 10.1016/j.bios.2023.115285.

[3]    S. Palma-Florez et al., «BBB-on-a-chip with integrated micro-TEER for permeability evaluation of multi-functionalized gold nanorods against Alzheimer’s disease», J Nanobiotechnology, vol. 21, n. 1, dez. 2023, doi: 10.1186/s12951-023-01798-2.

[4]   H. Aydogmus et al., «An organ-on-chip device with integrated charge sensors and recording microelectrodes», Sci Rep, vol. 13, n. 1, dez. 2023, doi: 10.1038/s41598-023-34786-5.

[5]   H. Chen, Z. Luo, X. Lin, Y. Zhu, e Y. Zhao, «Sensors-integrated organ-on-a-chip for biomedical applications», Nano Research. Tsinghua University, jul. 2023. doi: 10.1007/s12274-023-5651-9.

[6]   Y. S. Zhang et al., «Multisensor-integrated organs-on-chips platform for automated and continual in situ monitoring of organoid behaviors», Proc Natl Acad Sci U S A, vol. 114, n. 12, pp. E2293–E2302, mar. 2017, doi: 10.1073/pnas.1612906114.

Engineering Solutions for Socket Fitting: Empowering Lives

Crónicas de Verão

In the domain of lower limb amputation, where a segment of the lower limb is partially or entirely lost along a transverse anatomical plane, a profound challenge emerges.

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In the domain of lower limb amputation, where a segment of the lower limb is partially or entirely lost along a transverse anatomical plane, a profound challenge emerges. This challenge is not merely physical, but extends to the conceptions of mental and emotional well-being [1], casting a shadow over the quality of life for countless individuals. This disability affects millions and is projected to persistently rise until the year 2050 [2]. The reasons behind this troubling trend can be attributed to the increase of life expectancy and of the incidence of diabetes and vascular diseases. Among the various types of lower limb amputations, the transtibial (below the knee) and transfemoral (above the knee) levels are the most prevalent [3] .

In the midst of this challenging scenario, lower limb prosthetics appear as a hope, promising to alleviate the burdens imposed by such disabilities. The modular form of lower limb definitive prosthesis is made up of a limited number of elements, as is possible to see in Figure 1: a socket, a knee (TF), a tube/pylon, a foot and a variety of lock and joint types to assemble the various components [4].

Figure 1: Lower limb prosthesis components. Adapted from [5].

Yet, achieving this promise is no simple feat. The key to unlocking the full potential of lower limb prostheses lies in the intricate design of the socket. This socket serves as more than just a structural component as it represents the crucial boundary between the prosthetic device and the amputee’s residual limb. However, this objective presents obstacles, arising from the presence of soft tissues in the limb and its limited tolerance to pressure and shear stress. Poor distribution of pressure in the soft tissues surrounding a residual limb can trigger great suffering. Therefore, it is vital to discern that achieving an ideal fit is not synonymous with merely replicating the negative shape of the residual limb. Instead, the socket’s shape must dynamically adapt to encourage the most balanced distribution of pressures.

Nowadays, there are many options in the market that present a solution to this very important condition. Some of them use a complex combination of 3D scanners with Computer Aided Design and Manufacturing (CAD/CAM) techniques [6]. While the scanners create a digital version of the residual limb or socket, the CAD tool makes it possible to rectify minimum details in the socket, presenting a faster and cheaper way to achieve the comfort needed by these patients.

Figure 2: Examples of 3D Scanners.

Nevertheless, although efficient, these methods are very iterative and, consequently, time-consuming. Furthermore, CAD/CAM technology can be integrated with real-time pressure monitoring sensors, acting as vigilant observers that continuously assess stress and strain distribution across the amputee’s residual limb [1]. This dynamic stress map based in Finite Element Analysis (FEA) (Figure 3) empowers prosthetists with valuable insights, enabling them to make prompt and well-informed decisions when it comes to socket adjustments.

Figure 3: Stress distribution map result based in a Finite Element Analysis. Adapted from [7].

Another noteworthy advancement is the emergence of sophisticated computer algorithms that enable the creation of automatic prosthetic sockets tailored to each patient’s unique lower limb measurements. These algorithms utilize a combination of 3D scanning technology and machine and deep learning techniques to analyze the precise contours and dimensions of the amputee’s residual limb. By inputting these measurements into the system, the algorithm generates a socket shape that dynamically adapts to the individual’s residual limb, optimizing comfort and functionality. This groundbreaking approach, not only streamlines the prosthetic fitting process, but also enhances the overall quality of life for lower limb amputees by ensuring a more accurate and comfortable fit, ultimately empowering them to regain mobility and confidence with their prosthetic limbs.

In the ever-evolving effort to enhance the lives of lower limb amputees, the fusion of empathy and innovation remains the guiding force. From the profound challenges of amputation to the promising solutions on the horizon, it is clear that progress is being made. As we continue to explore the intricate design of prosthetic sockets, making use of the power of 3D scanning and CAD/CAM technologies, embrace real-time pressure monitoring and even the proficiency of AI algorithms, we are not only improving the fit of these devices but also offering hope and dignity to countless individuals. The road ahead may present obstacles, but it is also full of opportunities to transform the lives of amputees, empowering them to stride confidently towards a brighter and more comfortable future.

References:

[1] Linda Paternò, Michele Ibrahimi, Emanuele Gruppioni, Arianna Menciassi, and Leonardo Ricotti. Sockets for limb prostheses: A review of existing technologies and open challenges. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 2018. doi:10.1109/TBME. 2017.2775100.

[2] Priya Varma, Margaret G. Stineman, and Timothy R. Dillingham. Epidemiology of limb loss. Physical Medicine and Rehabilitation Clinics of North America, 2014. Amputee Rehabilitation. doi:10.1016/j.pmr.2013.09.001.

[3] Alberto Esquenazi and Stanley K Yoo. Lower limb amputations–epidemiology and assessment. PMR Knowledge Now, 3, 2016.

[4] Giancarlo Facoetti, Stella Gabbiadini, Giorgio Colombo, and Caterina Rizzi. Knowledgebased system for guided modeling of sockets for lower limb prostheses. Computer-Aided Design and Applications, 2010. doi:10.3722/cadaps.2010.723-737.

[5] DF Matos. Dispositivos protésicos exteriores: Estudo, desenvolvimento, produção, ensaio e certificação. Master in Industrial Design MSc thesis, Universidade do Porto, FEUP, 2009. URL: https://paginas.fe.up.pt/~tavares/downloads/ publications/teses/MDI_DMatos.pdf.

[6] Elena Seminati, David Canepa Talamas, Matthew Young, Martin Twiste, Vimal Dhokia, and James LJ Bilzon. Validity and reliability of a novel 3d scanner for assessment of the shape and volume of amputees’ residual limb models, 2017. doi:10.1371/journal.pone.0184498.

[7] Zhaojian, Meng & Wong, Duo & Zhang, Ming & Leung, Aaron. Analysis of compression/release stabilized transfemoral prosthetic socket by finite element modelling method. Medical Engineering & Physics, 2020. doi:10.1016/j.medengphy.2020.05.007.

Nova geração de medicamentos derivados da penicilina

Produções de Natal

Américo Alves, um investigador da Universidade de Coimbra, está integrado num projeto com o objetivo de sintetizar novos compostos com uma atividade antimicrobiana de largo espectro, que visam o desenvolvimento de novos tipos de medicamentos.

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Estes são compostos originados a partir da penicilina, cujo nome é piropenincilanatos. Aquando do desenvolvimento desta nova classe de moléculas, estas foram estudadas como agentes antivirais, e os testes efetuados tiveram resultados bastante promissores, visto que demonstraram a capacidade de inibir não só o HIV1 e HIV2, como também estirpes multirresistentes dos mesmos.     

Posteriormente, e em parceria com o Instituto de Medicina Molecular, também foi possível comprovar que estes compostos têm a capacidade de inibir a malária em ambas as fases desta doença, isto é, na fase hepática e na fase sanguínea.

Atualmente, e tendo em conta todos os resultados obtidos e supramencionados, os mecanismos de ação destes compostos são o alvo de estudo, bem como o seu efeito em outros agentes patogénicos, como nos vírus respiratórios, o vírus Influenza e SARS-CoV-2.

Futuramente, pretendem obter financiamento para concluir os ensaios pré-clínicos, pois os resultados obtidos foram realizados in-vitro,visam testar o seu efeito em animais, de modo a que este produto chegue ao mercado de forma mais acelerada. Com este objetivo foi fundada a startup, BSL Pharmaceutics.

Descobre mais em: https://www.rtp.pt/play/p2936/e656631/90-segundos-ciencia

AppToTest permite a distribuição gratuita de autotestes de HIV no Grande Porto

Produções de Natal

AppToTest é uma aplicação móvel da Agência Piaget para o Desenvolvimento, e distribuiu 600 autotestes de HIV gratuitos a partir desta aplicação, que puderam ser levantados em 10 farmácias parceiras.

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Este projeto visa aumentar o acesso ao rastreio para o HIV no Grande Porto. Para além disso, os utilizadores da AppToTest contam com o apoio, em tempo real, de um técnico especializado com a capacidade de encaminhar para os cuidados de saúde desta região. A app conta também com uma secção de literacia sobre VIH, com apoio à realização do autoteste através de um vídeo demonstrativo

Este projeto conta com o apoio de diferentes instituições e organizações como a Admintração Regional de Saúde do Norte, da Associação de Farmácias de Portugal e da Gilead Sciences. Para o levantamento dos testes, a aplicação gera um código automático e partir do mesmo levantar nas farmácias aderentes.

Descobre mais em: https://observador.pt/2022/12/01/projeto-piloto-permite-realizar-autotestes-de-vih-gratuitos-e-anonimos-no-grande-porto/

Stem cells: Playing the waiting game

Produções de Natal

Células estaminais são células que têm a habilidade de se especializar em qualquer tipo de célula e, por esse motivo, desempenham uma ação imprescindível no nosso desenvolvimento e reparação de tecidos e órgãos. Possuem, assim, um papel fulcral no que toca a tratamentos relacionados com a regeneração de tecidos danificados.

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Um dos maiores problemas associado às células estaminais é o fato destas apresentarem um potencial de ação que funciona quase como um “prazo de validade”. Este tratamento requer, na maioria dos casos, a manipulação in vitro destas células fazendo com que estas se proliferem e diferenciem, ou seja, percam a capacidade de se especificar. Portanto, de forma a aumentar a sua eficiência, é imperativo descobrir um meio que reúna as condições de equilíbrio nas quais as células estaminais possam permanecer em quiescência [dormência, até que se juntem as condições ideais para a sua atuação].

Através de estudos com proteínas musculares de roedores foi possível descobrir a sequência genética e, consequentemente, as proteínas, que não só promovem a quiescência como também previnem a proliferação das células estaminais musculares. O próximo passo foi determinar a elasticidade do meio, onde foram usadas fibras de colagénio artificiais, semelhantes àquelas presentes nos músculos dos ratos. As células cultivadas neste novo meio não só apresentaram uma maior permanência em quiescência como também aumentaram a sua taxa de auto-renovação quando retransplantadas  nos animais.

A próxima fase desta investigação irá consistir em levar mais longe esta realidade em termos de optimização, podendo mesmo vir a comprovar-se que este método é válido para todos os outros tratamentos com células estaminais somáticas, não apenas as musculares. 

Descobre mais em : Stem cells: Playing the waiting game | Nature Reviews Materials

Qual é o impacto do mercúrio do Ártico na nossa vida?

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O Ártico constitui constituí uma das maiores reservas de mercúrio no planeta, uma vez que ao longo dos séculos, este tem vindo a ser armazenado no solo gelado que lhe é característico (permafrost). Neste local, o aquecimento global deixa um rasto devastador: a temperatura aumenta a um ritmo três vezes superior ao resto do planeta, sendo os efeitos já visíveis no ecossistema.

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Uma das suas consequências é o derretimento do solo, e por conseguinte libertação de substâncias tóxicas, como o mercúrio. Uma vez que este é um dos 3 metais mais perigosos e nocivos, segundo a Agência Europeia do Ambiente, é importante monitorizar esta libertação. Deste modo, e assim 8 cientistas portugueses foram rumo ao Ártico para investigar o impacto que o mercúrio tem nas nossas vidas.

João Canário, um dos cientistas envolvidos nesta missão, expõe as descobertas com preocupação. É uma questão de tempo até o mercúrio entrar na nossa cadeia alimentar e pôr em risco , o que representa um risco para a saúde pública, uma vez que os organismos têm uma capacidade muito maior para absorver o mercúrio do que para o eliminar. Para além disto, à medida que subimos na cadeia alimentar, a sua concentração aumenta exponencialmente. Uma vez libertado, este espalha-se globalmente, quer através da atmosfera quer através dos oceanos, sendo assim inevitável que chegue até nós.

Este é um tema ainda pouco estudado, e os cientistas partem com a promessa de voltar durante o verão, para continuarem esta investigação.

Descobre mais em: Impacto do Mercúrio do Ártico

Face masks as a platform for wearable sensors

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Wearable sensors são importantes para providenciar informação sobre o estado fisiológico da saúde de um paciente.

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Estes sensores já existem e podem ter a forma de relógios ou até mesmo tatuagens, sendo capazes de medir parâmetros como a taxa de batimentos cardíacos ou os níveis de glucose no sangue. Com a pandemia de COVID-19, as pessoas habituaram-se a usar máscaras e, deste modo, tornaram-se potenciais plataformas para implementar novos tipos de sensores. As máscaras facilmente permitem acompanhar padrões de respiração ou gases poluentes que podem ser fulcrais na deteção de problemas respiratórios.

Assim, investigadores do MIT desenvolveram um sensor flexível para ser usado com máscaras que consegue medir padrões de respiração, a temperatura da pele, tosse e atividade física. Para além disto, através de acelerómetros, sensores de capacitância e ainda machine learning, os sensores são capazes de avaliar o ajuste da máscara ao rosto e com machine learning evitar uma incorreta recolha de dados.

Apesar do enorme avanço que esta máscara representa, um dos desafios será diminuir os seus custos, bem como a melhoria da performance quando sujeita a condições externas tais como chuva. Contudo, é inegável o avanço desta tecnologia que se espera que se torne na base para novas investigações.

Descobre mais em: https://www.nature.com/articles/s41928-022-00871-2

Descoberta de investigador português em Nova Iorque pode ser novo trunfo no combate à tuberculose

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Um investigador da Faculdade de Medicina da Universidade de Cornell descobriu uma proteína capaz de abrir novos caminhos no combate à tuberculose.

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Apesar de existir cura para esta doença, a bactéria características da tuberculose é um dos agentes patogénicos que provoca mais mortes no mundo devido a infeções, levando a que a criação de tratamentos eficazes continue a ser uma prioridade.

Este agente patogénico ataca os pulmões e depende da energia dos ácidos gordos e do colesterol. Contudo, apesar da descoberta da enzima que tem esta função, existe uma proteína presente na mesma teia enzimática sem a qual a enzima não consegue funcionar de forma normal. Ou seja, deixa de se alimentar dos ácidos gordos e provoca a morte esperada da bactéria.

Assim, perante uma doença que tem um tratamento muito complexo, esta nova descoberta pode oferecer um novo avanço à comunidade científica.

Descobre mais em: https://www.dn.pt/ciencia/descoberta-de-investigador-portugues-em-nova-iorque-pode-ser-novo-trunfo-no-combate-a-tuberculose-14317688.html#media-1 

Investigadores concluem que paramiloidose se estende de forma precoce ao cérebro

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A paramiloidose é uma doença genética rara e de origem progressiva caracterizada pela produção de fibras de amiloide pelo fígado que vão sendo depositadas nos tecidos e nos nervos, perturbando-os e destruindo-os lentamente.

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Normalmente, a doença manifesta-se ao atingir o sistema nervoso periférico. Perda de sensibilidade à temperatura, formigueiros, picadas e dormências, dor intensa nos pés e parte inferior das pernas, fraqueza e atrofia muscular conjugada com emagrecimento muito rápido são alguns dos sintomas mais frequentes. E, se não existir nenhuma intervenção terapêutica após o início dos sintomas, existe uma probabilidade de morte estimada após 10 anos da manifestação da doença.

Contudo, neurologistas do Centro Hospitalar Universitário do Porto em conjunto com Ricardo Taipa, responsável pelo Banco Português de Cérebros, notaram que, com o aumento da sobrevida de doentes de paramiloidose [através do transplante hepático, medicação ou tratamentos inovadores] e devido à gravidade dos sintomas sensório-motores manifestados, sintomas do cérebro não eram detetados. Apesar da causa específica para estes sintomas ainda não ser reconhecida, um estudo recente levou à descoberta que uma acumulação da proteína mutada sob a forma de amiloide no cérebro acontece nas fases inicias dos sintomas e evolui ao longo do desenvolvimento da doença. Uma melhor interpretação dos marcadores in vivo, tais como as ressonâncias que permitem detetar a amiloide no cérebro usadas, podem servir de grande auxílio para outras doenças graves, como o Alzheimer. Para além disso, a descoberta das zonas do cérebro onde a amiloide está depositada neste estudo levou a Ricardo Taipa salientar que será necessário criar novas formas de atuar antes de os doentes manifestarem estes sintomas. 

Descobre mais em:  https://www.jn.pt/inovacao/investigadores-concluem-que-paramiloidose-se-estende-de-forma-precoce-ao-cerebro-15267158.html 

Mulher curada com VIH. Como?

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Recentemente foi reportado o terceiro caso mundial de uma paciente que foi curada do vírus de imunodeficiência humana, o VIH.  A doente também tinha leucemia e, como medida de tratamento, recebeu um transplante de células estaminais do cordão umbilical que substituiu a sua medula óssea.

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A particularidade destas células reside numa mutação que carregam consigo, a imunidade ao VIH, curando, desta forma, a mulher. 

Contudo, esta cura não pode ser generalizada, não só pelo facto deste tratamento apenas se realizar em casos de leucemia como também pela dificuldade em encontrar um doador de medula óssea compatível que seja, em simultâneo, imune ao VIH. No entanto, neste caso não foi necessário uma compatibilidade de 100%, uma vez que estas células estaminais são menos específicas.

De momento sabemos que a mulher viveu cerca de 14 meses sem o vírus após o tratamento. 

Descobre  mais em: Mulher curada do VIH. Como? – Observador 

How AI is saving lives in stroke and other neurovascular care

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Karim Karti é o CEO da RapidAI, uma empresa que usa inteligência artificial (IA) que agiliza e trata mais rapidamente pacientes de AVCs, fundada há mais de 10 anos pelo Dr. Greg Albers, um importante investigador e diretor do Stanford Stroke Center. A sua pesquisa demonstrou que a trombectomia, um procedimento para remover coágulos sanguíneos, até 24 horas após o ataque ainda beneficia os pacientes, revolucionando assim a maneira como os neurocientistas pensam e tratam esta condição.

Lê aqui o Artigo completo!

Esta empresa criou um software para scans de CT e MRI que processa imagens à base de IA. Tal, tem permitido aos profissionais tomar decisões mais rápidas e  detetar, por exemplo, aneurismas quando estes não são claros nos scans, levando a uma diminuição do tempo de diagnóstico e de tratamento.

A tecnologia está neste momento a ser usada em mais de 2000 hospitais de cerca de cem países. 

Descobre  mais em: How AI is saving lives in stroke and other neurovascular care | Healthcare IT News

Why cancers caused by BRCA mutations recur

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Já é conhecido na comunidade científica que a mutação no gene BRCA1/2 está relacionada com uma forte predisposição para o cancro da mama e dos ovários em mulheres, bem como com uma maior probabilidade de recorrência de cancro. No entanto, uma nova investigação na Universidade da Pensilvânia vem explicar o porquê.

Lê aqui o Artigo completo!

Este estudo mostra que o RNA do gene BRCA2 adquire formas mais curtas do que o esperado durante a sua transcrição, levando-o a ter maior estabilidade e impossibilitando a sua total eliminação destruição total através do tratamento convencional como a quimio e radioterapia. Esta característica leva não só à recorrência, como também a uma maior taxa de mortalidade.

Esta nova informação abre portas à investigação de novos tratamentos, havendo assim e há assim esperança no horizonte para os pacientes afetados com esta mutação.

Descobre  mais em: Why cancers caused by BRCA mutations recur

Como é que as bactérias podem ajudar os tumores a progredir e resistir ao tratamento?

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Os tumores são definidos como um crescimento celular anormal com potencial de se espalhar para outros locais do corpo através de metástases. Geralmente, têm o auxílio de células humanas envolventes que os protegem de ataques do sistema imunitário e que os escudam de possíveis tratamentos. No entanto, segundo dois novos estudos de investigadores do Fred Hutchinson Cancer Center, em Seattle, as bactérias derivadas da falta de higiene bucal, por exemplo, também contribuem para o  desenvolvimento de tumores.

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Um dos seres procarióticos responsáveis pelo auxílio no crescimento de tumores é a bactéria bucal Fusobacterium nucleatum que está geralmente associada a cancros colorretais. Acredita-se que proteja, tal como as células envolventes, o tumor de ataques do sistema imunológico ou mesmo de medicamentos e pode ser erradicada através da administração de um fármaco denominado 5-fluorouracil. No entanto, descobriu-se que a bactéria E. coli consegue metabolizar este composto e diminuir a exposição do mesmo ao tumor ou mesmo a outras bactérias.

Outro problema derivado da existência destas bactérias junto a tumores é que as mesmas podem, eventualmente, prender as células T, células do sistema imunitário responsáveis pelo controlo de células cancerígenas, tornando-as obsoletas.

A partir destes estudos, foi-se percebendo que diversos tumores geralmente hospedam uma comunidade microbiana que afeta em larga escala o tratamento de tumores. Com estes estudos compreendeu-se que, daqui em diante, o tratamento de tumores não se deve realizar apenas combatendo o tumor em si, mas também combater com antibióticos a flora microbiana ao seu redor que, de modo algum, pode ser desprezada. 

Descobre mais em: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/11/221116113125.htm 

Brasileiros mostram como estimulação cerebral ajuda a controlar epilepsia

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Investigadores da Escola Paulista de Medicina da Universidade Federal de São Paulo investigam, através do uso de pequenos animais, como é que a estimulação cerebral profunda com altas frequências pode auxiliar na redução de eventos de epilepsia.

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A epilepsia é uma doença que afeta 50 milhões de pessoas em redor do planeta e é caracterizada por descargas elétricas excessivas e descontroladas em certas zonas do cérebro, que variam de paciente para paciente, resultando em convulsões. Estas descargas anormais são resultado da adenosina quinase, uma enzima que efetua a metilação do DNA dos neurónios, uma reação bioquímica que altera a expressão genética (adição de um grupo metil à molécula), mudando a função da célula. No entanto, os investigadores brasileiros descobriram que a estimulação do núcleo anterior do tálamo, por meio de elétrodos implantados na parte central do cérebro, aumenta a produção de adenosina, diminuindo, consequentemente, a quantidade de adenosina quinase, sendo, portanto, eficaz na diminuição das crises de epilepsia.

Atualmente, a epilepsia pode ser tratada por remoção da zona do cérebro responsável pelas descargas descontroladas, porém essa zona nem sempre é detectável.Este método inovador já está a ser aplicado  em alguns países como no Brasil e Estados Unidos o que dá esperança para que futuras investigações aprimorem este tratamento. 

Descobre mais em: https://veja.abril.com.br/saude/brasileiros-mostram-como-estimulacao-cerebral-ajuda-a-controlar-epilepsia/

Genética do Crime

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 A genética pode ser entendida, nas palavras de António Amorim, investigador da Universidade do Porto, como o estudo das regras e proporções de transmissão de características entre progenitores e descendentes. Este conhecimento tem vindo a ser aplicado na investigação criminal, nomeadamente, para o esclarecimento de questões que existam em relação a um facto estabelecido, mas sobre o qual existam dúvidas.

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Apesar de a genética forense não ser a dona da verdade, a mesma trouxe uma precisão que não existia antes, auxiliando o trabalho judiciário. Provas disso já foram dadas pela ‘Innocence Project’ que, com o objetivo de averiguar se arguidos teriam sido julgados corretamente, verificou que as perícias clássicas tinham uma taxa de erro de aproximadamente 50% e que, em contrapartida, a taxa da genética forense é inferior a 1%.

Com a evolução do conhecimento sobre a genética, percebeu-se que zonas do genoma que não são codificantes para características externas, isto é, zonas que não são transcritas e traduzidas em proteínas, podem ser fundamentais na interação entre os genes. As mesmas, que são únicas para cada indivíduo, revolucionaram a genética forense com a criação de bases de dados que contêm perfis genéticos para fins de identificação civil e criminal. Assim, no sentido de criar uma ferramenta de combate à criminalidade transfronteiriça, surge uma rede de cooperação que funciona ao nível da UE, sendo que cada país tem as suas contingências locais quanto aos dados que partilha em caso de necessidade.

A existências de bases de dados genéticos levanta algumas questões éticas, nomeadamente, devido à política de proteção de dados. No entanto, é importante perceber que os dados não informam sobre a natureza da pessoa em questão, já que as informações não são codificantes.

Descobre mais em: Ponto de Partida 96: Genética do Crime 

By any stretch

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 As suturas e os agrafos são as técnicas mais utilizadas no fecho de feridas, no entanto, as mesmas podem ser problemáticas por não prevenirem o perda de ar ou líquido dos tecidos.

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Deste modo, Ali Khademhosseini e a sua equiapa tiraram partido da natureza elástica da elastina para desenvolver um selante à base de hidrogel elástico a que chamaram ‘MeTro’. O mesmo pode ser, ou injetado no tecido como um pré-polímero sendo depois polimerizado com luz UV, ou aplicado diretamente como um adesivo.

Ao controlar a sua composição química, as propriedades mecânicas do selante podem ser moduladas para corresponderem às de um tecido específico. Para além disso, a elastina tem algumas  vantagens, tais como as de proporcionar adesão celular e biodegradabilidade e permitir o controlo da taxa de degradação com a incorporação de algumas enzimas.

Neste momento, os investigadores trabalham no sentido de se conseguir uma polimerização da elastina com luz visível para evitar possíveis danos causados pela luz UV.

Descobre mais em: By any stretch

Investigação liderada por português descobre que proteína cerebral atrasa “origem” de Alzheimer

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Uma equipa internacional de cientistas liderada pelo português Cláudio Gomes descobriu que a proteína S100B, abundante no cérebro, atrasa a formação de depósitos tóxicos de uma segunda proteína, tau, que estão associados à doença de Alzheimer.

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Na origem desta doença estão alterações bioquímicas que promovem a libertação da proteína tau nos microtúbulos (estruturas que mantêm a arquitetura dos neurónios), desencadeando a sua agregação. Estes agregados de proteína tau são tóxicos e matam os neurónios, sendo também libertados para o exterior das células, disseminando a patologia às células vizinhas. O aparecimento de sintomas cognitivos está associado aos danos causados pelos agregados da proteína tau.

Por sua vez, a proteína S100B, cuja deposição tóxica no cérebro está associada a várias demências, incluindo  à fase de agravamento da doença de Alzheimer, atua sobre a proteína tau. O grupo observou que a proteína tau é atrasada na presença da proteína S100B. Esta tem funções protetoras contra a agregação de proteínas na fase que antecede o aparecimento de sintomas da doença, mas na qual ocorrem alterações nos neurónios e se dá a acumulação de depósitos de proteínas como parte da resposta inflamatória precoce. A função protetora da S100B é inativada na fase sintomática tardia da doença, quando aumenta a acumulação tóxica de proteínas, passando a função da S100B como mediador pró-inflamatório a ser preponderante. É, portanto, de esperar que o efeito protetor de proteínas como a S100B possa servir de base ao desenvolvimento de medicamentos com potencial terapêutico, que atuem de forma semelhante.

Descobre mais em: https://www.dn.pt/sociedade/investigacao-liderada-por-portugues-descobre-que-proteina-cerebral-atrasa-origem-de-alzheimer-14276866.html

Prótese valvular feita à medida do coração implantada pela primeira vez em Portugal

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Realizou-se, pela primeira vez em Portugal, no Hospital CUF Tejo, a substituição da válvula cardíaca tricúspide por uma prótese feita à medida exata do coração do doente, através de cateterismo cardíaco.

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Esta intervenção foi feita sob anestesia geral e é menos invasiva do que a cirurgia convencional, por se tratar de um procedimento percutâneo realizado através da veia femoral. O mesmo foi efetuado sem recurso a qualquer incisão cirúrgica, requer menos tempo de internamento e possibilita uma recuperação mais rápida.

A realização de um AngioTAC prévio permitiu estudar os detalhes anatómicos do coração, efetuando-se medições precisas das estruturas cardíacas. Assim, foi possível desenhar uma prótese única e adaptada ao coração do doente. O processo de construção da prótese demorou cerca de 8 semanas e foi realizado na Alemanha.

Descobre mais em: https://observador.pt/programas/e-mc2/implantada-a-1o-protese-a-medida-exata-do-coracao/

Tecnologia inovadora usa nanobolhas para o tratamento de osteoporose

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Investigadores da Central Florida estão a desenvolver uma tecnologia única para o tratamento da osteoporose, recorrendo a nanobolhas para o transporte de substâncias para a área-alvo do corpo de um indivíduo.

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A osteoporose é um quadro clínico caracterizado pelo desequilíbrio entre a habilidade de formar novo tecido ósseo, denominado por ossificação, e a remoção de tecido antigo, designado por deterioração, conduzindo, portanto, ao aumento do risco de fratura.

Atualmente, grande parte dos tratamentos incidem no uso de drogas, em geral bifosfonatos, para inibir a reabsorção óssea. No entanto, este tipo de tratamentos têm repercussões, nomeadamente problemas gastrointestinais e  osteonecrose da mandíbula.

Deste modo, o desenvolvimento desta nova tecnologia vem revolucionar o tratamento, uma vez que usa nanobolhas reativas a ultrassons, reduzindo a deterioração, facilitando a formação óssea e sendo uma alternativa segura e viável que trata e previne os efeitos da osteoporose. Numa das suas aplicações, as nanobolhas transportam o gene silenciador ou knockdown relacionado com a osteoporose, a catepsina K interferindo em ácido ribonucleico (CTSK siRNA). Estas nanobolhas não só protegem o siRNA de interagir diretamente com as áreas em redor, mas também sinalizam os osteoclastos, células ósseas que contém o gene CTSK, sendo por isso determinantes na deterioração óssea. 

As nanobolhas são encapsuladas por um líquido e nucleadas por um gás, do grupo dos perfluorocarbonetos. Este núcleo gasoso auxilia na visualização da imagem e localização das mesmas. Elas são orientadas para as células ósseas, encontram os genes causadores de osteoporose e deterioram a CTSK siRNA que cria um complexo termodinamicamente instável e que consequentemente leva ao silenciamento destes genes.

Concluindo, esta técnica ainda está a ser alvo de melhorias e avanços, a fim de combater as suas limitações e poder ser utilizada globalmente, ser não invasiva e ter um baixo custo financeiro. Os investigadores acreditam que poderá ser uma técnica adaptada para outras aplicações, tais como doenças neurodegenerativas, como o Alzheimer.

Descobre mais em: https://www.news-medical.net/news/20221206/Unique-technology-uses-ultrasound-responsive-nanobubbles-for-treating-osteoporosis.aspx

Wearable device monitoriza em tempo real parâmetros fisiológicos associados à insuficiência cardíaca

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Existem cerca de 64 milhões de casos de insuficiência cardíaca mundialmente. Este caso clínico é caracterizado por uma anormalidade na estrutura do coração, na qual este órgãoorgão é incapaz de bombear o sangue suficiente para as necessidades do corpo humano.

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Para combater a carência e as limitações dos atuais sistemas de monitorização, investigadores da Florida Atlantic University’s College of Engineering and Computer Science em colaboração com a FAU’s Christine E. Lynn College of Nursing desenvolveram um protótipo de um wearable device que continuamente monitorizamontoriza, em tempo real, todos os parâmetros fisiológicos associados à insuficiência cardíaca. 

Esta tecnologia é baseada em sensores embutidos num cinto usado em redor da cintura, que monitoriza a impedância torácica, o ECG, a frequência cardíaca e deteta o movimento. Estes são parâmetros extremamente relevantes para avaliar a progressão e prever uma insuficiência cardíaca. 

O desenvolvimento deste cinto é um avanço tecnológico bastante importante, uma vez que, sem afetar as atividades do dia a dia de um paciente, é possível monitorizar e alertar minutos antes de uma crise de saúde.

Descobre mais em: https://www.news-medical.net/news/20221212/Novel-wearable-device-can-monitor-physiological-parameters-associated-with-heart-failure-in-real-time.aspx

Mobile Health

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Este artigo faz parte de uma série de artigos anualmente redigidos por colaboradores do Departamento de Ensino e Ação Social da ANEEB. Autor: LinkedIn

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Mobile Health (M-Health) is an area of healthcare that is constantly growing in the last years, owing to an unprecedented demand and rising cost of healthcare services and an increased use of mobile phones around the world. According to Pew Research Center [1],  88% of adults own a mobile phone, where 43% are a smartphone [1,2].

M-Health consists in the use of medical sensors, body area networks, mobile computing and telecommunication technologies in healthcare. Due to the fact that different biosensors are being incorporated in mobile phones and that these are being transformed into mobile health platforms, M-Health is gaining more interest. The number of applications present in mobile app stores, like app store and google play, have increased in the last decade. In 2012 there were more than 13 000 healthcare-related apps in the app store and in 2013 there were more than 23 500, which shows that, in one year, the number of apps doubled. Before the existence of apps, there was telehealth, which was based on text messages, phone calls and data exchange over cellular networks. At the time, it was revolutionary for patients and healthcare providers, but nowadays, smartphones have much more potential, since they are connected to the internet, have different sensors like GPS, camera, compass, accelerometer, pedometer, among others. This opens a broad range of applications [2,3,4]. The role of apps in healthcare is growing since the public is more and more interested in self-care and care of family members. According to Pew Research center [5], in 2013, 69% of the adults of the US were keeping track of at least one health indicator like weight or exercise routine. These allow for interest to increase from healthcare organizations, in order to fulfill people’s needs.

An example of an application is for asthma control, where the available apps focus on different approaches to both help and inform the patient. For example, some focus on teaching techniques to help manage asthma, which can be through yoga postures, acupressure and breathing exercises, or through information about asthma or treatment techniques passed via audio, texts or video. Other apps focus on helping the users keep track of the symptoms by recording the peak flow and details about the asthma attacks. There are also apps that allow the users to track the inhaler use and set reminders for medication [4]. These apps may prove very useful in self-management, due to all the features above mentioned.

This is one of the many areas that M-Health is present and has an impact. It is very likely that mobile phones and healthcare apps will have a very important role in alerting patients to be more concerned about self-care. However, the role of M-Health is still uncertain, since it depends on the union between app developers and medical professional societies, clinical experts to develop better apps that may fulfill people’s needs.

– Pedro Teodoro

Bibliography:

[1] J. Poushter, “Smartphone Ownership and Internet Usage Continues to Climb in Emerging Economies ,” Feb. 22, 2016. https://www.pewresearch.org/global/2016/02/22/smartphone-ownership-and-internet-usage-continues-to-climb-in-emerging-economies/?fbclid=IwAR0ZnCicotsaCM6RvcwKSgRt0x3WYJG9J2aC7uYM0g7Bj_vtYsRWeQQCIjo (accessed Jun. 27, 2021).

[2] Karandeep Singh, Adam B. Landman, Chapter 13 – Mobile Health, Key Advances in Clinical Informatics, Academic Press, 2017, 183-196, ISBN 9780128095232, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-809523-2.00013-3.

[3] Narpat S. Gehlot, “State-of-the-Art of Mobile-Health: Technology, Sensors and Clinical Applications”, Revista de Tecnologia da Informação e Comunicação, p. 20-24, out. 2012.

[4] Wu AC, Carpenter JF, Himes BE. Mobile health applications for asthma. J Allergy Clin Immunol Pract. 2015;3(3):446-8.e16. doi:10.1016/j.jaip.2014.12.011

[5] S. Fox and M. Duggan, “Tracking for Health”, Jan. 28, 2013. https://www.pewresearch.org/internet/2013/01/28/tracking-for-health/ (accessed Jun. 27, 2021).

Carbon Nanotubes for Cancer Therapy: Drug Delivery Approaches

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Este artigo faz parte de uma série de artigos anualmente redigidos por colaboradores do Departamento de Ensino e Ação Social da ANEEB. Autor: LinkedIn

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Over the last decades, when analysing the main causes of human mortality, we are faced with the determining role that cancer plays, being only surpassed by cardiovascular pathologies. Homologous, the statistics provided by the World Cancer Report 2018 [1], estimate that 18.1 million new cases of cancer have been diagnosed and, simultaneously, 9.6 million people have succumbed due to the same pathology. This worrying mortality rate is a consequence of the limitations of conventional therapeutic approaches, namely the low solubility of drugs, their poor pharmacokinetic profile, non-specificity, and brutal side effects, which currently define the majority of contemporary treatments such as radiotherapy, chemotherapy or surgical intervention. Therefore, the present problem gives meaning to the investigation of new and better treatments that maximize the life expectancy and quality of the global population.

The term nanotechnology was first introduced by physicist Richard Feynman, in the famous lecture he conducted in 1959, entitled ‘There´s plenty of room at the bottom’. In this work, Richard Feynman explores the vast potential, both in terms of properties and applications, which could arise from the atomic manipulation of materials. The continuous research and development of this area has been increasingly attracting interest from the scientific community, showing great relevance in future therapeutics.

In this sense and within the scope of this article, nanomaterials, and more specifically carbon nanotubes, appear as therapeutic alternatives, which stand out for their distinct properties, such as the ultra-high aspect ratio, high cargo loading, chemical stability and intracellular bioavailability [2]. These same assets enable the introduction of a new revolutionary methodology, Controlled Drug Delivery, which minimizes premature drug degradation and, simultaneously, sustains drug concentrations within the therapeutic window, culminating in a higher percentage of absorbed active principle and treatment effectiveness.

Structure and Production

Carbon nanotubes (CNTs) were firstly introduced by Lijima and colleagues in 1990, during the process of developing C60 carbon molecules. Regarding the structure of CNTs, these consist of rolled graphene sheets, which acquire a cylindrical configuration, with the ends having an arrangement suchlike the aforementioned C60 molecules [3]. On the other hand, CNTs can be subdivided into two distinct categories, Single-walled CNTs (SWCNTs), which comprise a single sheet of graphene, while Multi-walled CNTs (MWCNTs) are defined by the presence of multiple embedded graphene cylinders, with a spacing of approximately 0.34 nm. Therefore, due to the characteristics of its structures, SWCNTs have a smaller diameter and greater flexibility, whereas MWCNTs exhibit a greater surface area and, consequently, a higher drug loading capacity. As for their dimensions, CNTs have a diameter between 0.4-100 nm and a length that can reach several micrometres. When it comes to chirality, this nanomaterial can present different forms such as zigzag, armchair and chiral [3].

The production of carbon nanotubes can be carried out according to three main techniques, namely arc-discharge, laser ablation and chemical vapor deposition, originating CNTs with different features. The analysis of the literature makes it evident that the CVD method is the most promising due to its simplicity, low cost, process control, energy efficiency, raw materials used, as well as the ability to obtain CNTs with a high degree of precision (diameter, length) and yield. Finally, CNTs must undergo a purification and functionalization process to ensure their suitability for clinical use.

Applications in Cancer therapy: Delivery of anticancer agents

The presented methodology is extremely versatile, where different types of biomolecules have been associated with CNTs, with diverse principles of operation associated (Tumour Cell Vaccines, Gene Therapy), such as peptides, proteins, plasmid DNA, small interference RNA, among others [2].

In the present article, the strategies for therapeutic delivery of anticancer drugs will be discussed, in which a multitude of drugs can be associated with CNTs, such as Carboplatin, Oxaliplatin, Doxorubicin, among others. More specifically, the association of the drug gemcitabine (GEM) is explored, which operates by inhibiting DNA replication to trigger apoptosis of cancer cells. Despite this drug being applied in a wide range of oncological diseases, it presents major limitations due to its rapid metabolism and reduced half-life (17 min), leading to the necessity of implementing a prolonged drug delivery methodology with CNTs. Therefore, SWCNTs were initially purified by acid refluxing with hydrochloric acid and then functionalized through carboxylation, acylation, amination, PEGylation and conjugation with the desired GEM, in order to adapt the nanomaterial to biomedical use. The connection of the GEM to the CNTs was performed according to an ester bond that presents a high degree of sensitivity to changes in pH, in other words, in the presence of a pH below 7.4, the drug will tend to free itself from the respective nanostructure. Considering that the healthy tissue has a pH value of 7.4, while tumour regions have values below 6.8, this justifies the principle of operation of the therapy under study. In addition, these targeted delivery mechanisms will be completed by the Enhanced Permeability Effect, which involves the preferred displacement of nanomaterials to tumour regions, due to the superior dimensions of the blood and lymph vessels in these regions. Finally, in in vitro tests with human lung cancer cell lines (A549) and human pancreatic cancer (MIA PaCa-2), the potential for continued drug release was demonstrated, as shown in Figure 1. Subsequently, in in vivo tests with nude rats, the suppression of significant tumour growth was observed, which then culminated in an increase in average life expectancy of 23 days, with one subject showing complete remission of the tumour [4].

– Miguel Carvalho

Bibliography:

[1]    F. Bray, J. Ferlay, I. Soerjomataram, R. L. Siegel, L. A. Torre, and A. Jemal, “Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries,” CA. Cancer J. Clin., vol. 68, no. 6, pp. 394–424, 2018, doi: 10.3322/caac.21492.

[2]    A. V. V. V. Ravi Kiran, G. Kusuma Kumari, and P. T. Krishnamurthy, “Carbon nanotubes in drug delivery: Focus on anticancer therapies,” J. Drug Deliv. Sci. Technol., vol. 59, no. June, p. 101892, 2020, doi: 10.1016/j.jddst.2020.101892.

[3]    R. Jha, A. Singh, P. K. Sharma, and N. K. Fuloria, “Smart carbon nanotubes for drug delivery system: A comprehensive study,” J. Drug Deliv. Sci. Technol., vol. 58, no. February, p. 101811, 2020, doi: 10.1016/j.jddst.2020.101811.

[4]    A. Razzazan, F. Atyabi, B. Kazemi, and R. Dinarvand, “In vivo drug delivery of gemcitabine with PEGylated single-walled carbon nanotubes,” Mater. Sci. Eng. C, vol. 62, pp. 614–625, 2016, doi: 10.1016/j.msec.2016.01.076.

Modelação Epidemiológica

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Este artigo faz parte de uma série de artigos anualmente redigidos por colaboradores do Departamento de Ensino e Ação Social da ANEEB. Autora: LinkedIn

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Do ponto de vista individual, o percurso de uma doença é descrito pelo que se passa entre o momento em que o indivíduo começa a ter sintomas e o momento em que estes acabam, mas do ponto de vista epidemiológico é mais importante a distribuição no tempo e no espaço dos contactos infeciosos tidos pelo indivíduo infetado com outros indivíduos e a forma como isso se repercute na propagação da infeção pela população. A complexidade deste assunto implica então a necessidade de modelar o problema recorrendo a instrumentos apropriados, nomeadamente modelos matemáticos.

Particularizando, um modelo estocástico é uma ferramenta para estimar distribuições de probabilidade de resultados potenciais, permitindo uma variação aleatória numa ou mais entradas ao longo do tempo, tendo a capacidade de determinar a disseminação estatística de doenças a nível de agentes em pequenas ou grandes populações. Por outro lado, quando se trata de grandes populações, são frequentemente utilizados modelos matemáticos determinísticos ou compartimentados, nos quais os indivíduos da população são atribuídos a diferentes subgrupos ou compartimentos, cada um representando uma fase específica da epidemia.

Um dos parâmetros importantes a ter em conta é o R0, ou seja, o número médio de pessoas que uma única pessoa infetada irá contagiar durante o curso da sua infeção. Se R0 > 1, cada pessoa infeta, em média, mais do que uma outra pessoa; se R0 < 1, cada pessoa infeta, em média, menos do que uma pessoa; e se R0 = 1, então cada pessoa infeta, em média, exatamente uma outra pessoa. Tendo isto em conta, diz-se que uma doença infeciosa é endémica quando pode ser sustentada numa população sem a necessidade de inputs externos.

Se um programa de vacinação fizer com que a proporção de indivíduos imunes numa população exceda o limiar crítico durante um período de tempo significativo, a transmissão da doença  nessa população irá parar. Este conceito é conhecido como eliminação da infeção e é diferente da erradicação, que é a redução a zero dos organismos infeciosos na natureza, a nível mundial. Para chegar à erradicação, a eliminação em todas as regiões do mundo tem de ser conseguida, tal como aconteceu no caso da varíola.

Por fim, é possível observar que o estudo de epidemias utilizando modelos matemáticos tem-se mostrado uma ferramenta importante para que se possa entender e prever o comportamento de uma epidemia e adotar uma política de prevenção para que esta não se alastre causando um grande número de mortes.

– Bárbara Brandão

Bibliografia:

[1]     M. C. Gomes, “Modelação da transmissão da doença,” Din. Doenças Infecc., pp. 1–21, 2008, [Online]. Available: http://webpages.fc.ul.pt/~mcgomes/aulas/biopop/Mod7/Text  Model.pdf.

[2]     L. R. Alvarenga, “Modelagem de epidemias através de modelos baseados em indivíduos,” p. 130, 2008.

[3]     R. Ramon, “Modelagem Matemática Aplicada a epidemiologia,” 2011.