Manufatura aditiva para a produção de biorreatores : desenvolvimento de protótipo de biorreator a ser produzido por manufatura aditiva

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Santos, Robson Marino Garcia
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122319
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Leonardo Ribeiro Rodrigues.
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spelling Manufatura aditiva para a produção de biorreatores : desenvolvimento de protótipo de biorreator a ser produzido por manufatura aditivaMANUFATURA ADITIVABIORREATORESTECIDOS ÓSSEOSDESENVOLVIMENTO DE PROTÓTIPOADDITIVE MANUFACTURINGBIOREACTORSBONE TISSUESPROTOTYPE DEVELOPMENTPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃOOrientador: Prof. Dr. Leonardo Ribeiro Rodrigues.Programa de Pós-graduação em Engenharia de Produção. São Bernardo do Campo, 2021.A lesão grave de tecidos ósseos, que demanda sua substituição, é um problema que atinge milhões de pessoas anualmente, e cujas técnicas atuais para tratamento ainda apresentam limitações e problemas. Buscando uma alternativa para essas técnicas tradicionais, estudos tem analisado o cultivo e/ou diferenciação de células ósseas do próprio paciente em estruturas de suporte porosas (scaffolds) feitas sob medida para atender às suas necessidades. Porém, a cultura das células nessas estruturas demanda por processos dinâmicos, para viabilizar o transporte de nutrientes em tecidos de maiores dimensões, e para aplicação de estímulos mecânicos, como a tensão de cisalhamento, necessários para induzir células ósseas a realizarem reações bioquímicas internas, liberando moléculas essenciais para a formação desse tecido. Para tal são utilizados biorreatores, equipamentos com estruturas complexas, de difícil fabricação, que permitem o controle de características físicas, químicas e biológicas do sistema. Visando simplificar o seu desenvolvimento, pesquisadores tem estudado a aplicação da Manufatura Aditiva na sua fabricação. Dessa forma, esse trabalho tem por objetivo propor um protótipo de biorreator para o cultivo de células ósseas, a ser fabricado através da Manufatura Aditiva e validado pela simulação da tensão de cisalhamento gerada em um modelo de scaffold inserido no sistema, realizada na ferramenta Flow Simulation do software Solidworks 2013, e comparada com valores da literatura. As simulações indicam que o material e a técnica utilizados fornecem resistência mecânica adequada para a aplicação proposta. Todas as variações analisadas do protótipo foram capazes de gerar valores de tensão de cisalhamento dentro da faixa identificada como adequada, porém os modelos testados apresentaram pequenas variações com relação a homogeneidade da perfusão do meio de cultura pelo scaffold, demandando estudos futuros mais aprofundados. Além disso, o modelo proposto difere consideravelmente dos demais, identificados na literatura, tendo como principais características positivas a modularidade, a adaptabilidade e a praticidade de uso.Severe damage to bone tissue, which requires its replacement, is a problem that affects millions of people annually. Its current treatment techniques still have limitations and problems. Seeking an alternative to these traditional techniques, studies have analyzed the cultivation and/or differentiation of the patient's own bone cells into porous support structures (scaffolds) tailored to meet their needs. However, the culture of cells in these structures requires dynamic processes to enable the transport of nutrients in larger tissues, and for the application of mechanical stimuli such as shear stress. This is necessary to induce some bone cells to carry out internal biochemical reactions, releasing molecules essential for the formation of this tissue. For this purpose, bioreactors are used, which are equipment with complex structures and difficult to manufacture. They allow the control of physical, chemical and biological characteristics of the system. Aiming to simplify its development, researchers have studied the application of Additive Manufacturing in its production. Thus, this work aims to propose a bioreactor prototype for bone cells cultivation. It will be produced through Additive Manufacturing and validated by simulating the shear stress generated in a scaffold model inserted in the system. It will be performed in the Flow Simulation tool, in Solidworks 2013 software, and compared with literature values. The results indicate that the material and technique used provide adequate mechanical strength for the proposed application. All prototype variations analyzed were able to generate shear stress values within the range identified as acceptable. Still, the tested models showed minor deviations concerning the homogeneity of the culture medium perfusion through the scaffold, requiring more in-depth future studies. Furthermore, the proposed model differs considerably from previous studies, having modularity, adaptability and practicality as its main positive characteristics.Rodrigues, Leonardo RibeiroZavaglia, Cecilia Amelia de CarvalhoDel Conte, Erik GustavoSantos, Robson Marino Garcia2021info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf119 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122319http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122319&midiaext=79658http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122319&midiaext=79657Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=122319porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2024-09-24T10:13:03Zoai:BDTD:122319Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2024-09-24T10:13:03Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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