Panorama da Nanobiotecnologia no Brasil e a nova fronteira da bioimpressão 3D | 3D Printing
24 de outubro de 2017 | Deixe um comentário
O que a Nanobiotecnologia tem a ver com impressão 3D? Este ramo da Nanotecnologia (de "nano" = estruturas na escala nanométrica + "tecnologia" = desenvolvimento de novos produtos e materiais + "bio" = produtos biológicos), como o nome sugere, diz respeito ao estudo de novos materiais biológicos em escala nanométrica, em uma definição mais simples e direta. E onde é que entra a impressão 3D nesse processo? A manufatura aditiva, como também é chamada a impressão 3D, representa justamente uma "nova fronteira" na produção de nanoestruturas biológicas e de materiais, não apenas pelo processo fabril em si, conduzido em camadas, como também pelo uso de nanobioreatores na manipulação de materiais biológicos. Ou seja, vamos além da impressão 3D pura e simples, para explorarmos a bioimpressão 3D em escala nanométrica.
Luciano Paulino da Silva é pesquisador do Embrapa, em Brasília, desde 2006
Quem explica melhor todo o processo é o Dr. Luciano Paulino da Silva, professor de Pós-graduação na UnB e pesquisador da Embrapa desde 2006 na área de Nanobiotecnologia, onde desenvolve estudos voltados para a prospecção e avaliação de nanoestruturas biológicas e de materiais com ferramentas de alta resolução. Outros estudos conduzidos pelo pesquisador incluem também fibras de alto desempenho, superfícies funcionais, membranas seletivas e nanopartículas metálicas, poliméricas, lipídicas e lipossomas obtidas por rotas de síntese verde.
Em entrevista exclusiva para o 3DPrinting, ele conta um pouco da sua trajetória e rotina de trabalho no Brasil:
3DPrinting.: A sua trajetória acadêmica é fascinante não apenas pela dedicação ao trabalho científico, mas porque você decidiu fazer sua carreira toda no Brasil. O que te levou a fazer essa escolha, considerando – sem nenhum demérito, diga-se de passagem – que o progresso científico e tecnológico está muito à frente do nosso tempo em outros países?
Luciano Paulino da Silva.: Primeiramente, muito obrigado pelas palavras de reconhecimento, estima e consideração. De fato, na realidade eu nunca considerei que o progresso científico dependa da nacionalidade, naturalidade ou qualquer outra procedência de alguém. Desse modo realmente não considero que o progresso científico e tecnológico aconteça ou esteja em um nível diferenciado apenas além de nossas fronteiras geográficas, mas sim que esses eventuais limites podem existir apenas em nossas barreiras individuais e limites que nós mesmos podemos nos impor quando assim nos permitimos. Assim, nunca encontrei qualquer desafio que não me instigasse justamente a querer superar e ter a oportunidade de contribuir e fazer acontecer em nossa e pela nossa própria pátria. Isso se deu exclusivamente por eu considerar que a capacidade de alcançar os objetivos de um indivíduo não pode ser atribuída aos meios disponíveis para ele, mas sim nos meios que ele cria para si próprio e que por fim podem até mesmo influenciar naquilo que o rodeia. Assim, de fato não foi uma escolha, mas sim uma decisão profissional.
3DPrinting.: Qual a relação da impressão 3D com a Nanobiotecnologia? E, principalmente, qual a importância do uso de tecnologias de impressão 3D na sua rotina de trabalho?
Luciano Paulino da Silva.: Essa questão é realmente muito interessante e os pontos de congruência entre as duas áreas são praticamente inesgotáveis. Por exemplo, as propriedades de inúmeros nanomateriais possibilitam que eles sejam empregados como os blocos essenciais para construção de inúmeros objetos 3D; com a possibilidade de conferir características únicas não permitidas com o uso de outros materiais. Em contrapartida, a impressão 3D oferece um repertório de novas possibilidades que vão desde a fabricação de modelos de nanoestruturas em macroescala para atividades relacionadas ao ensino das nanociências, de modo a oferecer uma experiência lúdica e tangível aos estudantes, até o desenvolvimento de protótipos funcionais de utensílios de laboratório (labware) com características específicas para o atendimento às nossas demandas científico-tecnológicas. Isso sem falar nas abordagens envolvendo bioimpressão 3D que nos possibilitam a construção de miméticos de estruturas biológicas com características que se assemelham com aquelas observadas em organismos vivos.
"A impressão 3D oferece um repertório de novas possibilidades que vão desde a fabricação de modelos de nanoestruturas em macroescala para atividades relacionadas ao ensino das nanociências – de modo a oferecer uma experiência lúdica e tangível aos estudantes – até o desenvolvimento de protótipos funcionais de utensílios de laboratório (labware)"
3DPrinting.: Você foi agraciado em 2012 com o prêmio "TWAS ROLAC Young Scientists", e seus escritos foram incluídos entre os "Top Hottest Articles" de vários jornais. Poderia nos contar sobre as pesquisas que motivaram esses projetos, e a importância deles para o desenvolvimento do Brasil?
Luciano Paulino da Silva.: As láureas acadêmicas são para mim apenas consequências diretas do cumprimento daquilo para o qual nos propomos a realizar enquanto escolhemos a vocação de cientistas. Dessa forma, os prêmios, láureas e homenagens são importantes por demonstrarem que somos reconhecidos por algum feito, mas muito mais importantes que eles são os legados que podemos deixar para as gerações vindouras e sobretudo para o estado da arte de cada área do conhecimento. Assim, a principal motivação para essas pesquisas nunca foram nem nunca serão qualquer tipo de láurea que venhamos a receber, mas sim a possibilidade de realizarmos sonhos enquanto atuando em temas na fronteira do conhecimento. É disso que nós cientistas somos movidos: observar os fatos, levantar hipóteses, responder perguntas e principalmente formular novas perguntas que nos possibilitem continuar sonhando. E, enquanto sonhamos, realizamos! Talvez o melhor indicado para responder sobre a importância para o Brasil fosse a própria sociedade brasileira, que nos financia, e a comunidade científico-tecnológica que, como nossos pares, avalia e critica nossos trabalhos.
3DPrinting.: Você possui também um grande engajamento social na criação de redes específicas para compartilhar conhecimento na sua área de atuação, como é o caso da NANICOS, a NanoBioFabLab, NanoNews e Nano&Bio&Printing. Como essas redes têm cumprido seu papel na divulgação científica?
Luciano Paulino da Silva.: De fato, eu considero que desenvolver ciência e tecnologia sem realizar a devida divulgação científica junto aos diferentes setores da sociedade seria como produzir fogos de artifício e não saber o que fazer com eles. Essas mídias sociais relatadas são instrumentos e veículos de comunicação para dar vazão às nossas (da equipe) inquietações e se constituem em ambientes amigáveis e com linguagem contemporânea para permitir que apresentemos à sociedade alguns dos nossos feitos e sobretudo ambientes para extravasar nossa liberdade criativa e multifuncionalidade. De todo modo, cabe destacar que todas essas mídias sociais ainda estão muito aquém do alcance em potencial e do papel que elas podem representar visto que para tal não depende de um indivíduo, mas sim há necessidade de maior engajamento dos membros, seguidores e visitantes. Alguns links seguem abaixo:
Grupo Nanobiotec: https://www.facebook.com/gruponanobiotec/
NANICOS: https://www.facebook.com/nanicos4u/
NanoBioFabLab: https://www.facebook.com/nanobiofablab/
NanoNews: https://www.facebook.com/NanoNews-1100459936729133/
Nano&Bio&Printing: https://www.facebook.com/NanoBioPrinting-414466365596558/
3D Printing Without Borders: https://www.facebook.com/PrintingWithoutBorders/
Nanobiossociedade: https://www.facebook.com/nanobiossociedade/
Nanotechnology of Things: https://www.facebook.com/Nanotechnology-of-Things-1974536492774339/
3DPrinting.: Poderia nos explicar em maiores detalhes como é realizado seu trabalho de pesquisa em bioimpressão? Como é o seu dia-a-dia? Quais são as etapas do processo? Seu foco tem também relação com o hardware para pesquisa, além de modelos 3D? Quais são seus maiores desafios no processo como um todo?
Luciano Paulino da Silva.: Nossa pesquisa em bioimpressão – na verdade essa é apenas uma das etapas dentro de nossos projetos em biofabricação – envolve pelo menos 5 etapas claramente discerníveis e interligadas, sendo elas:
1) O desenvolvimento e seleção de nanomateriais, biomateriais e também células adequados aos processos de biofabricação;
2) A obtenção de imagens 3D de estruturas biológicas e a construção de modelos de desenho assistido por computador (CAD) que mantenham as características consideradas essenciais dos sistemas biológicos originais;
3) O processo de bioimpressão propriamente dito, no qual os arcabouços (scaffolds) biomiméticos são produzidos principalmente por manufatura aditiva utilizando diferentes técnicas de bioimpressão 3D, mas também com algumas abordagens em manufatura subtrativa, transformativa e mais recentemente processos de bioimpressão 4D;
4) A maturação dos biomiméticos em condições adequadas à manutenção da viabilidade e estímulo à capacidade de proliferação das células confinadas nos scaffolds produzidos; e
5) A realização de testes de atividade biológica, funcionalidade e demais caracterizações necessárias para validação dos biomiméticos desenvolvidos sob os pontos de vista bioquímicos, morfológicos e fisiológicos.
Como deve ser fácil de imaginar pelas características do processo envolvido, nossa equipe conta com profissionais e estudantes com múltiplas formações e capacitações em um ambiente multidisciplinar que propicia o desenvolvimento de projetos que tangenciam múltiplas áreas como essas em biofabricação. Temos ainda parcerias e interações com diversos cientistas e engenheiros que atuam em empresas para discutir questões relacionadas ao desenvolvimento de hardware customizado e portanto mais adequado às reais demandas em pesquisa.
Os principais desafios estão em geral fora da bancada do laboratório e envolvem questões logísticas, como por exemplo aspectos relacionados aos processos de importação de máquinas e insumos para esse tipo de pesquisa e que muitas vezes vem do exterior; aspectos regulatórios que muitas vezes não estão claramente estabelecidos pelos órgãos competentes; e limitações orçamentárias que muitas vezes nos privam da possibilidade de acesso efetivo às tecnologias que poderiam contribuir para o alcance de nossas metas; entre outros desafios que poderiam ser discutidos.
Além disso, há também alguns desafios científicos que são justamente aqueles que nos motivam a empreender esforços nessa área, como por exemplo a possibilidade de construção de miméticos em tamanho semelhante ao das estruturas biológicas; o desenvolvimento de materiais para biofabricação que sejam mais biocompatíveis; a seleção de meios de cultivo, maturógenos e fatores de crescimento adequados que possibilitem a manutenção dos biomiméticos a médio (dias) e longo prazos (meses); entre outros aspectos que estão sendo motivos de estudos em nosso laboratório.
"Os principais desafios estão em geral fora da bancada do laboratório e envolvem questões logísticas, como por exemplo aspectos relacionados aos processos de importação de máquinas e insumos para [pesquisas de bioimpressão], que muitas vezes vêm do exterior; aspectos regulatórios que muitas vezes não estão claramente estabelecidos pelos órgãos competentes; e limitações orçamentárias que muitas vezes nos privam da possibilidade de acesso efetivo às tecnologias que poderiam contribuir para o alcance de nossas metas, entre outros desafios que poderiam ser discutidos"
3DPrinting.: A impressão 3D é fascinante em grande parte por possibilitar a materialização de uma infinidade de coisas. Qual sonho você deseja realizar aplicando essa tecnologia a favor da Nanotecnologia?
Luciano Paulino da Silva.: Essa pergunta é instigante pois sempre digo que nosso objetivo (da equipe como um todo) em tudo aquilo que nos envolvemos é ter a oportunidade de deixar algum legado para a humanidade. Nesse sentido, o principal legado que acredito que essa tecnologia pode oferecer para a nanotecnologia é a possibilidade de aplicar os insumos nanotecnológicos sob a forma de nanomateriais na fabricação em 3D. Dessa forma o meu maior sonho nessa área a favor da nanotecnologia seria a possibilidade de vislumbrar os inúmeros materiais que os nanotecnologistas desenvolvem como sendo os blocos essenciais para criação de objetos 3D funcionais e úteis para os diferentes setores da sociedade.
3DPrinting.: O que você aconselharia para quem está em busca de algo novo e deseja seguir carreira na área da Bioimpressão? Que tipos de desafios essa nova profissão reserva aos cientistas, de uma maneira geral, e aos cientistas brasileiros, em particular?
Luciano Paulino da Silva.: Meu primeiro (e provavelmente único) conselho para os jovens cientistas e não cientistas é de que busquem seus sonhos e sobretudo que para fazê-los acontecer que tenham a certeza de que precisarão de inspiração, mas muito mais transpiração. Na realidade o profissional na área de engenharia de tecidos e de biomiméticos (biofabricação) em geral terá que ter em mente sempre que dificilmente conseguirá um dia desenvolver um bio protótipo que seja mais avançado do que o design que a natureza levou milhões de anos para aperfeiçoar e selecionar. Então a busca é sempre desenvolver biomiméticos que levem em consideração as características dos sistemas biológicos, sendo que estes já estão devidamente validados pela evolução. Além disso, que não se esqueçam que a bioimpressão é somente uma das etapas do processo que também tem a modelagem computacional para obtenção do modelo CAD, a seleção dos biomateriais/nanomateriais e células mais adequadas e que a biofabricação somente terá êxito de fato após um processo de maturação adequado que envolva os fatores de crescimento e maturógenos específicos para cada situação e que culminarão na estrutura biológica final.
Por fim, o processo somente fará sentido de fato se atender alguns requisitos fundamentais a cada caso, mas que sobretudo sejam funcionais para o que se propõem. Quanto aos desafios, de uma maneira geral ainda há praticamente tudo a se desenvolver e isso deve ser muito motivante para um jovem cientista em início de carreira que realmente esteja disposto a trafegar por caminhos que outros ainda não percorreram. Basta para isso lembrar que vai encontrar percalços, barreiras e obstáculos que precisarão ser superados. A escolha adequada dos materiais a serem empregados, a velocidade de execução dos processos de bioimpressão, a preservação da viabilidade funcional das estruturas biológicas produzidas e o custo relacionado aos processos de biofabricação constituem alguns dos principais desafios que aqueles que escolheram essa área para desenvolver pesquisas e tecnologias tem enfrentado e enfrentarão nos próximos anos. Sugestão? Buscar maneiras criativas e verdadeiramente inovadoras para viabilizar a realização dos estudos.
3DPrinting.: Como tem evoluído o debate nos meios científicos brasileiros em relação à ética na Bioengenharia? Quais os perigos de não se impor limites ou barreiras ao progresso científico quando este envolve a manipulação de materiais biológicos que possam trazer risco à vida humana?
Luciano Paulino da Silva.: A atuação em áreas que estão na fronteira do conhecimento muitas vezes implicam atuar também na fronteira dos marcos regulatórios. Por esse motivo, esse ainda é um tema que causa inúmeros debates e controvérsias sobre questões éticas adjacentes às possibilidades criadas com tais tecnologias. Não estarei aqui para levantar qualquer bandeira, mas apenas para convocar a todos aqueles envolvidos em tais discussões que sejamos moderados e busquemos o equilíbrio e bom senso na avaliação caso a caso, e que sobretudo nos permitamos a conhecer cada uma das razões e motivos de cada parte envolvida no debate antes de estabelecer qualquer juízo de valor sobre um tema que pode trazer inúmeras consequências para a sociedade.
3DPrinting.: Você é autor de 2 livros, 10 patentes de produtos e processos tecnológicos, e coordena projetos de pesquisa formados por parcerias público-privadas. Como ter acesso a esses trabalhos? Poderia nos deixar mais links e referências dos projetos que conduz na comunidade científica brasileira?
Luciano Paulino da Silva.: Todos esses trabalhos e projetos podem ser acessados a partir de mídias digitais e documentos em papel nos quais os nossos principais resultados são publicados. De todo modo, seguem os links de algumas dessas mídias que permitirão que interessados conheçam um pouco mais sobre nossos estudos já publicados.
Adicionalmente, fico à disposição para discutirmos qualquer aspecto específico relacionado aos estudos.
Homepage não oficial do grupo de pesquisa/laboratório: https://pt-br.facebook.com/gruponanobiotec
Homepage oficial do grupo de pesquisa institucional: https://www.embrapa.br/recursos-geneticos-e-biotecnologia/gp/bioativos-nanomateriais
Google Acadêmico pessoal: http://scholar.google.com/citations?user=c_7quNQAAAAJ&hl=pt-BR
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9075-7725
Research Gate: http://www.researchgate.net/profile/Luciano_Silva8
3DPrinting.: Inevitável fechar a entrevista sem perguntar: qual a atual situação do Brasil diante do cenário internacional de inovação na Biotecnologia? Quais são os países mais evoluídos atualmente nesse quesito, e que tipos de carências e desafios precisamos enfrentar para competir lado a lado com eles?
Luciano Paulino da Silva.: Eu realmente acredito que pensar no desenvolvimento da ciência associado a um ou outro país é algo que muito se aproxima a rotular as pessoas quanto às suas características e eu realmente não valorizo esse tipo de rotulagem. Assim, realmente acredito que o mais importante não se relaciona aos países de origem de tais inovações, mas sim nos indivíduos que dedicam suas vidas para atuar em uma área de fronteira do conhecimento como a Biotecnologia. Na realidade já estamos lado a lado com qualquer país do mundo sob o ponto de vista de capacidade técnica e de predisposição à inovação. As carências estão mais relacionadas a:
1) ausência de programas e políticas de incentivo à pesquisa científica que prezem pela continuidade e fluxo contínuo do fomento às iniciativas bem sucedidas;
2) aspectos legais que precisam ser reavaliados de modo a conferir maior agilidade e flexibilidade para a utilização de recursos destinados à pesquisa científica;
3) questões relacionadas a inúmeros marcos regulatórios que precisam ser definidos com maior agilidade; e
4) aspectos relacionados com uma revisão sistemática do formato da pesquisa brasileira atual no que diz respeito à uma maior aproximação entre a academia e o setor produtivo, sobretudo com incentivos reais ao estabelecimento de interações público-privadas.
Entrevistas	3D Printing Without Borders, bioimpressão, bioimpressão 3D, Embrapa, Grupo Nanobiotec, Luciano Paulino da Silva, NANICOS, NanoBioFabLab, Nanobiossociedade, Nanobiotecnologia, NanoNews, Nanotechnology of Things