APPLICATION OF THREE-DIMENSIONAL PRINTING IN HEALTHCARE: APPROACHES AND PERSPECTIVES
REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/cs10202503211921
Hyoana Lurdes Monteiro da Costa1; Mayla Victoria Braz Campelo2; Anderson Ferreira da Rocha3; Angela Marcelly de Souza Nahum4; Clecia dos Santos Cavalcante5; Giuliana de Cassia Santos Vilacorta6; Ismael dos Santos Araujo7; Ranier Fernandes Rocha e Silva8; Reginaldo Raykard Silva Rosario9; Ronaldo Correia da Silva10
Resumo
O trabalho aborda a evolução e o impacto da impressão tridimensional (3D) no setor da saúde, destacando sua importância tanto na educação quanto na prática clínica. Desde a Antiguidade, a tecnologia tem sido um meio de aprimorar as condições de vida, e na saúde, especialmente, tem evoluído de maneira significativa, com a contribuição de descobertas científicas, como as de Louis Pasteur. No século XXI, a 4ª Revolução Industrial impulsionou inovações tecnológicas, como a impressão 3D, que transformaram a produção de modelos anatômicos e a cirurgia, permitindo diagnósticos mais precisos e um planejamento mais eficaz. A metodologia do estudo consiste em uma revisão integrativa da literatura, focada em artigos disponíveis em bases de dados científicas, com o objetivo de elucidar o papel da impressão 3D no fortalecimento da área da saúde. A tecnologia tem sido utilizada na criação de modelos anatômicos para ensino, no desenvolvimento de protótipos personalizados para planejamento cirúrgico e em procedimentos como cranioplastias e próteses, aumentando a precisão e a eficácia dos tratamentos. Além disso, a bioimpressão, que utiliza células e materiais biocompatíveis para gerar tecidos humanos, promete avanços na medicina regenerativa e na substituição de testes com animais. Contudo, a implementação dessa tecnologia enfrenta desafios, como altos custos, escassez de profissionais qualificados e limitações no tamanho das peças. Conclui-se que, embora a impressão 3D tenha um enorme potencial, seu uso no setor da saúde ainda está em processo de expansão, com benefícios claros para a educação e a prática cirúrgica, proporcionando melhor compreensão e planejamento dos tratamentos.
Palavras-chave: Impressão tridimensional. Bioimpressão. Saúde.
1. INTRODUÇÃO
O desenvolvimento, a implementação e a aplicação de tecnologias perpassa a história da existência humana, onde a criação de instrumentos e ferramentas sempre objetivou simplificar os desafios da vida diária e auxiliar no processo de adaptação das sociedades, contribuindo para sucessivas evoluções em consonância com as necessidades que surgiam (Sanchez, 2024).
Martino (1983), conceitua a tecnologia como ‘’A totalidade dos meios empregados para fornecer objetos necessários à sustentação e ao conforto humanos”, evidenciando o vínculo entre a necessidade, a criação e o aperfeiçoamento de recursos cabíveis, influenciando e moldando aspectos do corpo social.
No âmbito da saúde, a expansão do campo tecnológico se encontra diretamente interligada às modificações socioeconômicas, culturais e políticas ocorridas ao redor do mundo. Em relação à assistência em saúde, mesmo as civilizações mais primitivas utilizavam variados artifícios para o tratamento dos enfermos, como uso de medicações feitas a partir de ervas e vinculadas ao credo. (Marinelli, 2006).
No período renascentista, ocorreram inúmeras modificações no âmbito científico atreladas à saúde, já que era possível analisar os corpos em campos de batalha e realizar procedimentos cirúrgicos nos feridos de guerra, o que viabilizou uma maior compreensão acerca da anatomia humana. No entanto, apesar de o conhecimento sobre a anatomia ter se mostrado bastante promissor, no âmbito das cirurgias era comum a falta de sucesso, devido às condições em que os procedimentos eram realizados, os quais em sua maioria eram feitos com materiais rudimentares, sem a higienização adequada ou qualquer medida eficaz de precaução de infecção. (Frank; Rempel, 2022)
No século XVIII, com o estopim dos ideais iluministas, a ciência e a busca por conhecimento passaram a ter maior ênfase em meio social. Com isso, desenvolveu-se de forma mais abrangente o método científico e a medicina adquiriu um valor mais significativo enquanto prática científica, além de ter se preconizado o acesso mais abrangente às universidades. (Ferraz, 1994).
Através dos pressupostos científicos adquiridos após o processo de laicização do conhecimento, ocorreu um resgate da prática de se desenvolver ciência, onde se buscava explicar os mais diversos temas presentes na sociedade, através de estudos, por meio da execução de testes em busca de fundamentação teórica. Com isso, no século XIX, Louis Pasteur revolucionou a ciência e os cuidados de saúde em todo o mundo, por suas descobertas no campo da microbiologia, dos agentes infectocontagiosos e do desenvolvimento de medicamentos e vacinas, que atrelados à Revolução Industrial e a disseminação do capitalismo, marcaram o nascimento da tecnologização em escala global. (Brasil; Faberge; Ibãnez, 2020).
Com o advento da Era tecnológica no século XX, os mais diversos setores da sociedade sofreram modificações com o intuito de acompanhar a modernização e as alterações provenientes desse processo. A expansão do campo da tecnologia foi amparada pelas grandes guerras, onde houve a idealização do “welfare state”, ou “estado de bem-estar social”, delegando ao Estado o compromisso com a promoção de recursos que fortaleçam o bem comum, engendrando qualidade de vida. Nesse viés, o processo se delineou apoiando-se no avanço científico, abrangendo o campo educacional, onde houve o fomento para o desenvolvimento das escolas de saúde, principalmente, voltadas para a formação de médicos (Novaes; Soárez, 2020).
Por conseguinte, no início do século XXI, com advento da 4ª revolução industrial, as modernizações ampliaram-se na esfera da gestão, automação e transmissão de dados, através de uma manufatura inteligente, a qual combina as inovações e a produção industrial, gerando uma produção em larga escala. Neste contexto, houve a integração de tecnologias avançadas, como inteligência artificial, internet das coisas (IoT), cloud computing, robótica e a prototipagem rápida (RB), impactando inclusive no setor saúde e educação (Lima; Gomes, 2020) .
A prototipagem rápida ou impressão 3D, se caracteriza por ser uma tecnologia de fabricação aditiva, onde a criação de objetos se dá a partir de uma prototipagem virtual. Nessa lógica, a adição de materiais é feita em camadas, utilizando filamentos de polímeros, metais ou biomateriais (Moura; Souza, 2023).
Nesse sentido, o presente trabalho objetiva elucidar as possibilidades da impressão 3D como uma ferramenta estratégica no fortalecimento da área da saúde.
2. METODOLOGIA
O presente estudo consiste em uma revisão integrativa de literatura (RIL), de abordagem qualitativa, desenvolvida a partir de levantamentos bibliográficos em uma análise retrospectiva. A revisão integrativa (RI) se configura como um método embasado na triagem, recompilação e organização de conhecimentos científicos previamente descritos, disponíveis nas bases de dados. O processo de seleção e sistematização perpassa por uma interpretação dos fatos, permitindo a construção de novos saberes (Dantas et al, 2022).
O embasamento teórico foi construído a partir de revisão bibliográfica em bases de dados indexadas como LILACS, SCIELO e BVS, utilizando os seguintes descritores pesquisados nos Descritores em Ciências da Saúde (DeSC): IMPRESSÃO TRIDIMENSIONAL; BIOIMPRESSÃO; SAÚDE, além do operador booleano AND. O acesso ao banco de dados ocorreu no mês de janeiro a março de 2025. Foram aplicados como critérios de inclusão: textos disponíveis gratuitamente e na íntegra nas bases de dados; textos em português e inglês e textos que contemplem a temática abordada. Além disso, realizou-se uma busca manual de listas de referências para identificar outros estudos que possam não ter sido identificados nas buscas eletrônicas.
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
A caracterização da saúde como a interligação entre fatores biopsicossociais e espirituais configurando um estado de bem estar completo perpassa por meandros essenciais para a promoção desse cenário. Nesse viés, o setor saúde se estrutura, entre outros aspectos, dentro dos pilares fundamentais de capacitação dos profissionais, compreendendo desde a formação inicial até a educação continuada e a densidade tecnológica, diferenciando os níveis de atenção à saúde de acordo com o aporte de recursos inovativos (Lepesteur, 2024). Nessa perspectiva, em âmbito educacional, dentro do contexto acadêmico, o processo formativo dos profissionais de saúde abrange a apreensão de habilidades técnicas, científicas, humanas e éticas. Assim, a impressão 3D ganhou espaço principalmente no ensino de anatomia, onde a produção de modelos anatômicos permite a visualização das estruturas, possibilitando a ampliação de regiões específicas dos diversos sistemas do corpo humano, bem como fornece cobertura às lacunas resultantes da limitação de peças anatômicas humanas naturais disponibilizadas para estudo dentro dos laboratórios das universidades, visto a grande dificuldade para aquisição de cadáveres (Garcia et al, 2022).
Outrossim, a impressão tridimensional hodiernamente também é aplicada no desenvolvimento de modelos anatômicos personalizados, onde, de forma semelhante a sua aplicação acadêmica, são desenvolvidos protótipos para análise, compreensão de patologias e planejamento pré-operatório (Ignachitti et al, 2024).
De acordo com César-Juárez et al (2018), a produção de peças 3D é elaborada através de arquivos que possuam moldes virtuais tridimensionais viáveis à impressão. Com isso, no setor saúde, são utilizados exames de imagem, como tomografias computadorizadas (TC) e ressonâncias magnéticas (RM), possibilitando a produção de moldes específicos às necessidades de cada paciente, através da transformação da anatomia visualizada digitalmente em anatomia impressa e tátil.
No âmbito da cirurgia, a impressão 3D se mostra como fator promissor, pois oportuniza a visualização minuciosa de anormalidades, possibilitando um planejamento mais assertivo acerca dos procedimentos a serem realizados e viabiliza a diminuição do decurso das cirurgias, além de facilitar a explicação de todo o processo cirúrgico para os pacientes, principalmente no que diz respeito à anatomia humana (Garcia et al, 2022).
Atrelado a isso, a impressão 3D permite um prognóstico positivo associado a recuperação pós-cirurgica, por meio da redução do tempo de tratamento, já que a produção de peças proporciona uma visão multifacetada e minuciosa acerca do órgão a ser manipulado, fator que torna viável a otimização do planejamento e do procedimento em si, além de ampliar as possibilidades no setor da pesquisa científica, facilitando a observação ampliada de inúmeras estruturas de difícil compreensão (Garcia et al, 2022).
Segundo Yahiro et al (2024), a efetividade da tecnologia de impressão 3D no setor cardiovascular vem ganhando cada vez mais espaço. No contexto de diagnóstico e tratamento cirúrgico da Cardiopatia Congênita, estudos evidenciaram que grupos em que foram utilizados modelos anatômicos como fonte para melhor compreensão do quadro clínico, houve uma taxa superior a 50% de mudanças nas decisões cirúrgicas quando comparados a grupos em que não houve o uso do aparato. Ademais, no setor cardiológico, demonstrou-se que a aplicação da tecnologia tridimensional elevou a confiabilidade e garantia de êxito nos procedimentos, considerando a geometria complexa das estruturas cardiovasculares.
Para além disso, Melo e Peddinghaus (2019) demonstram o sucesso vinculado a utilização de um biomodelo tridimensional nos desdobramentos da cranioplastia, tornando possível avaliar a viabilidade de diferentes abordagens clínicas, bem como a necessidade do uso de próteses e a demonstração do possível resultado final ao cliente, aprimorando de forma significativa a precisão e a eficácia do procedimento cirúrgico.
De acordo com os estudos de Zhang et al. (2016), a impressão tridimensional é de relevância positiva também no campo dos implantes, através da utilização de peças como próteses, concedendo uma pré-visualização do material produzido com o intuito de ser alocado no corpo humano, podendo promover a prevenção de possíveis complicações. Desse modo, para fomentar a adaptação de forma mais efetiva, é comum que os implantes em 3D sejam produzidos a partir de produtos que se configurem sendo de origem naturais, tomando como exemplo gelatinas, fibras, ácido hialurônico e o alginato. A utilização de produtos naturais para a produção de peças tridimensionais já se mostrou positiva em implantes de córnea, tecido cardíaco e musculares, podendo ajudar também na otimização do processo de cicatrização e remodelação tecidual.
Segundo Schmidt (2024), avanços significativos vêm sendo observados no setor da bioimpressão tridimensional, através do fomento de tecidos humanos, principalmente de pele, intestino e fígado. Por meio dessa tecnologia, denominada body-on-a-chip (BoC), diferente das impressoras 3D comuns, que usufruem do plástico para sintetizar os materiais, os tecidos são produzidos mediante a utilização de células, moléculas ou outros materiais biocompatíveis, que são injetados em impressoras específicas que misturam a matéria prima ao colágeno para produzir o tecido almejado. Com isso, softwares são empregados na transferência de informações à bioimpressora contendo detalhes das dimensões do produto a ser impresso. Em seguida, o material é aquecido e mantido em incubadora por dias, até adquirir o aspecto desejado. Tais produtos estão sendo testados para o uso na medicina regenerativa e também aplicados na avaliação da toxicidade de cosméticos, como alternativa promissora à substituição de testes em animais, proibidos desde fevereiro de 2023.
Sobre as limitações encontradas a partir do uso da impressão tridimensional, salienta-se os gastos onerosos necessários à produção de peças, fator que dificulta a abrangência dessa tecnologia em setores de assistência à saúde pública, como os do Sistema Único de Saúde (SUS). Além da escassez de mão de obra qualificada para lidar com os processos atrelados à produção de peças em 3D. Vinculado a essas dificuldades, destaca-se também a necessidade de um tempo maior para a sintetização de peças tridimensionais, o que torna inviável a sua aplicação em procedimentos de urgência e emergência. Ademais, apesar de ser um ramo da tecnologia que tende a evoluir e tem seu desenvolvimento estabelecido de forma cada vez mais positiva, ainda se encontra embate na proporção do tamanho das peças produzidas, pois não se tem ainda equipamentos que consigam imprimir materiais tridimensionais em dimensões muito grandes (César-Juárez et al, 2018).
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
As potencialidades do uso da impressão tridimensional ainda se configuram como uma via a ser explorada, contudo, as evidências já demonstram sua grande contribuição dentro das mais diversas searas. No que compete ao processo de ensino-aprendizagem os biomodelos agregam significativamente na disciplina de anatomia humana, sendo utilizado como subsídio educacional para a observação de estruturas físicas do corpo humano como órgãos e sistemas. No contexto cirúrgico, a utilização da tecnologia auxilia na precisão e planejamento operatório, otimizando os resultando, aumentando a chance de desfechos positivos, além de permitir ao paciente a compreensão da patologia e do procedimento, fornecendo autonomia frente a seu processo de saúde.
Embora a impressão tridimensional representa uma inovação promissora no campo da saúde, seu uso ainda enfrenta desafios significativos. Os altos custos de produção das peças, a escassez de mão de obra qualificada e o tempo necessário para a síntese das peças dificultam a sua implementação em larga escala, especialmente em sistemas de saúde pública como o SUS. Contudo, à medida que a tecnologia avança de forma contínua e novas soluções são desenvolvidas para contornar os obstáculos atuais, é plausível que, no futuro, a impressão tridimensional se torne uma ferramenta mais acessível e otimizada no campo da saúde, proporcionando benefícios substanciais tanto para os profissionais da área quanto para os pacientes, ampliando as possibilidades de tratamentos e diagnósticos.
REFERÊNCIAS
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1Discente do Curso Superior de Enfermagem da Universidade Federal do Pará Campus Belém e-mail: hyoanamonteiro@gmail.com
2Discente do Curso Superior de Enfermagem da Universidade Federal do Pará Campus Belém e-mail: mayvicampelo29@gmail.com
3Discente do Curso Superior de Enfermagem da Universidade Federal do Pará Campus Belém e-mail: anderson.ferreira@ics.ufpa.br
4Discente do Curso Superior de Fisioterapia da Universidade Federal do Pará Campus Belém e-mail: angela.nahum@ics.ufpa.br
5Discente do Curso Superior de Farmácia da Universidade Federal do Pará Campus Belém e-mail: cleciacavalcante002@gmail.com
6Discente do Curso Superior de Nutrição Universidade Federal do Pará Campus Belém e-mail: giulianacsvilacorta@gmail.com
7Discente do Curso Superior de Enfermagem Universidade Federal do Pará Campus Belém e-mail: Ismael.araujo@ics.ufpa.br
8Discente do Curso Superior de Nutrição da Universidade Federal do Pará Campus Belém e-mail: nutriranierrocha@gmail.com
9Discente do Curso Superior de Fisioterapia Universidade Federal do Pará Campus Belém e-mail: Reginaldo.rosario@ics.ufpa.br
10Docente do Curso Superior de Fisioterapia Universidade Federal do Pará Campus Belém. Mestre em Genética e Biologia Molecular (PPGBM/UFPA). Doutor em Biotecnologia (PPGBIOTEC/UFPA). E-mail: profronaldocorreia@gmail.com