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Nova técnica usa princípios do kirigami para auxiliar na reconstrução da mama após mastectomia

Reprodução, Universidade da Pensilvânia

Fonte

UPenn | Universidade da Pensilvânia

Data

quarta-feira, 28 dezembro 2022 12:10

Áreas

Biomateriais. Biomecânica. Cirurgia. Cirurgia Plástica. Engenharia Biomédica. Engenharia de Tecidos. Oncologia. Saúde da Mulher.

Para muitas pacientes com câncer de mama, o caminho para a recuperação pode apresentar complicações ocultas relacionadas à reconstrução da mama após uma mastectomia.
A inserção de materiais estranhos, como implantes mamários de silicone, pode levar ao mau posicionamento do implante, condição que afeta um número significativo de pacientes mesmo anos após a cirurgia.

Agora, pesquisadores da Universidade da Pensilvânia (UPenn), nos Estados Unidos, usaram os princípios de uma técnica de corte de papel conhecida como kirigami para cobrir implantes com mais segurança, além de usar menos material. A pesquisa, publicada na revista científica Advanced Materials e liderada pela Dra. Shu Yang, professora da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da UPenn, descreve como usar práticas de design de kirigami e modelagem computacional para oferecer maior flexibilidade, capacidade de expansão e confiabilidade ao material que envolve os implantes.

“Analisamos os materiais usados atualmente em cirurgias para reconstrução de mama e abordamos dois de seus principais desafios usando designs de kirigami”, disse a professora Shu Yang, autora sênior do artigo. “Nossa técnica permite que a mama reconstruída assuma uma forma mais natural com mais segurança e pode reduzir substancialmente os custos associados a essas cirurgias.”

Após uma série de discussões com o Dr. Suhail Kanchwala, cirurgião plástico e professor de cirurgia na Escola de Medicina da UPenn, os pesquisadores começaram a examinar novas possibilidades para o atual material de implantes mamários, chamado de matriz dérmica acelular (ADM). Estes são um tipo de malha cirúrgica que geralmente são derivados de pele humana ou animal. As células são removidas, mas as redes de suporte – proteínas estruturais como o colágeno, juntamente com outros componentes da matriz extracelular – permanecem no local para facilitar a recuperação do suprimento sanguíneo local e a regeneração das células da pele. Devido à ausência de células e abundância de elementos semelhantes a estruturas, os ADMs ganharam popularidade por sua capacidade de minimizar a reação do sistema imunológico a objetos estranhos e oferecer melhor suporte aos implantes.

Os pesquisadores suspeitaram que as folhas de ADM poderiam ser alteradas de uma maneira única para abordar uma preocupação com os implantes mamários contemporâneos.

“Um problema na reconstrução da mama é que os implantes fabricados são redondos, o que não imita efetivamente o formato de lágrima dos seios naturais. Portanto, nosso projeto queria descobrir uma maneira de colocar implantes redondos sob as placas ADM de forma a permitir que a mama reconstruída assumisse uma forma mais natural ”, explicou o Dr. Kanchwala.

Além disso, a ADM em suas configurações atuais não pode envolver os implantes de maneira conformável, pois não preserva as curvas e os ângulos sem formar rugas ou vazios. Isso pode tornar o implante propenso a girar fora do lugar e levar a erros de posicionamento. A resposta dos fabricantes a essas limitações incluiu a introdução de padrões de furos circulares nas folhas de ADM ou o corte de certas áreas seguido de costura para cobrir mais área superficial com eficiência.

A Dra. Shu Yang e o Dr. Randall Kamien, professor do Departamento de Física e Astronomia da Escola de Artes e Ciências a Universidade da Pensilvânia e coautor do estudo, já haviam mostrado que cortes bem posicionados podem transformar chapas planas bidimensionais rígidas em geometrias tridimensionais altamente expansíveis e maleáveis, que poderiam imitar os contornos complexos. O princípio central dessa estratégia baseada em kirigami é que a introdução desses pequenos cortes divide o material em unidades rotativas de alta densidade com a liberdade de assumir a forma de uma estrutura multi-nível. Mas neste último trabalho a equipe precisou criar uma forma de emular os seios.

“Normalmente, quando você faz um enxerto de pele, há um músculo ou osso para guiar a reforma do tecido”, disse o Dr. Kamien. “Portanto, superar esse desafio e encontrar uma maneira nova e aprimorada de recriar tecido a partir do material foi particularmente desafiador.”

Isso foi feito mapeando a topografia do implante, semelhante a como os cartógrafos mapeiam os picos e vales de um terreno montanhoso em uma página bidimensional.

Os pesquisadores começaram com um modelo de mama tridimensional gerado por computador e, em seguida, colocaram fatias horizontais equidistantes formando camadas verticais, ou níveis, que usaram para guiar suas linhas de contorno. A equipe então analisou os contornos e gerou algoritmos para identificar os locais ideais e os ângulos de incisão para o cortador a laser cortar a folha de ADM. Esses cortes característicos permitem que a folha se expanda e se estique com segurança sobre um implante, alcançando os resultados desejados.

A equipe demonstrou com sucesso essa nova técnica baseada em kirigami em uma ‘operação em maquete’ na qual a folha ADM foi suturada à placa torácica de um manequim cirúrgico e o implante de silicone inserido entre o peito e a folha. Eles ficaram satisfeitos em confirmar que seu método usa, em média, 20-40% menos material, além de oferecer um maior grau de personalização em relação à forma da mama reconstruída. Os pesquisadores acreditam que, com o tempo, essas folhas ADM cortadas em kirigami têm a capacidade de se tornar específicas para cada paciente.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade da Pensilvânia (em inglês).

Fonte: Nathi Magubane, Universidade da Pensilvânia. Imagem: nova técnica baseada em kirigami na qual a folha ADM foi suturada à placa torácica de um manequim cirúrgico e o implante de silicone inserido entre o peito e a folha. Fonte: Divulgação, Universidade da Pensilvânia.

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