TEDGlobal 2013
Molly Stevens: A new way to grow bone
Molly Stevens: Um novo método de cultivar tecido ósseo.
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O que é necessário para promover o novo crescimento do osso em quantidades massivas? A regeneração típica do osso, na qual ele é retirado do quadril de um paciente e enxertado em um osso lesionado no seu corpo, é limitada e pode causar uma grande dor alguns poucos anos depois da operação. Em uma palestra informativa, Molly Stevens apresenta uma nova aplicação de célula-tronco e que produz vastas quantidades de tecido ósseo, de modo indolor.
Molly Stevens - Biomaterials researcher
Molly Stevens studies and creates new biomaterials that could be used to detect disease and repair bones and human tissue. Full bio
Molly Stevens studies and creates new biomaterials that could be used to detect disease and repair bones and human tissue. Full bio
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00:12
As humans, it's in our nature
0
462
1699
Como humanos, está em nossa natureza
00:14
to want to improve our health
and minimize our suffering.
and minimize our suffering.
1
2161
3294
desejar melhorar nossa saúde
e minimizar nosso sofrimento.
e minimizar nosso sofrimento.
00:17
Whatever life throws at us,
2
5455
1667
O que a vida nos impuser,
00:19
whether it's cancer, diabetes, heart disease,
3
7122
2465
seja um câncer, diabetes, doença cardíaca
00:21
or even broken bones, we want to try and get better.
4
9587
3192
ou mesmo fratura óssea,
queremos curar e sentir-nos melhor.
queremos curar e sentir-nos melhor.
00:24
Now I'm head of a biomaterials lab,
5
12779
2483
Sou a chefe de um laboratório
de biomateriais
de biomateriais
00:27
and I'm really fascinated by the way that humans
6
15262
2740
e muito fascinada pela maneira
como os humanos
como os humanos
00:30
have used materials in really creative ways
7
18002
2468
têm usado materiais de modos
realmente criativos
realmente criativos
00:32
in the body over time.
8
20470
2744
no corpo, ao longo do tempo.
00:35
Take, for example, this beautiful blue nacre shell.
9
23214
3646
Tome, por exemplo, esta linda concha
de madrepérola azul.
de madrepérola azul.
00:38
This was actually used by the Mayans
10
26860
1882
Ela foi usada pelos maias
00:40
as an artificial tooth replacement.
11
28742
3539
como uma reposição artificial de dente.
00:44
We're not quite sure why they did it.
12
32281
1633
Não sabemos ao certo
por que eles o faziam.
por que eles o faziam.
00:45
It's hard. It's durable.
13
33914
2576
É dura. É durável.
00:48
But it also had other very nice properties.
14
36490
4118
Mas também possui outras
propriedades interessantes.
propriedades interessantes.
00:52
In fact, when they put it into the jawbone,
15
40608
2280
De fato, quando a colocavam
no osso maxilar,
no osso maxilar,
00:54
it could integrate into the jaw,
16
42888
2907
ela se integrava ao maxilar
00:57
and we know now with very sophisticated
17
45795
2098
e sabemos atualmente, usando sofisticadas
00:59
imaging technologies
18
47893
1673
tecnologias de imagem,
01:01
that part of that integration comes from the fact
19
49566
2349
que parte dessa integração vem do fato
01:03
that this material is designed
20
51915
1687
de que este material é constituído
01:05
in a very specific way, has a beautiful chemistry,
21
53602
2819
de um modo muito específico,
tem uma bela constituição química,
tem uma bela constituição química,
01:08
has a beautiful architecture.
22
56421
2228
tem uma bela arquitetura.
01:10
And I think in many ways we can sort of think
23
58649
1752
Podemos considerar que, de alguma forma,
01:12
of the use of the blue nacre shell and the Mayans
24
60401
3007
o uso da concha
de madrepérola azul e os maias
de madrepérola azul e os maias
01:15
as the first real application
25
63408
1520
como a primeira aplicação real
01:16
of the bluetooth technology.
26
64928
2295
da tecnologia bluetooth
(dente azul).
(dente azul).
01:19
(Laughter)
27
67223
1462
(Risadas)
01:20
But if we move on and think throughout history
28
68685
4393
Mas se viajarmos e pensarmos,
através da história,
através da história,
em como as pessoas usaram
diversos materiais no corpo,
diversos materiais no corpo,
01:25
how people have used different
materials in the body,
materials in the body,
29
73078
2984
01:28
very often it's been physicians
30
76062
1714
frequentemente os médicos
01:29
that have been quite creative.
31
77776
1392
é que foram muito criativos.
01:31
They've taken things off the shelf.
32
79168
1968
Eles tiraram proveito de muitas coisas.
01:33
One of my favorite examples
33
81136
1885
Um dos meus exemplos favoritos
01:35
is that of Sir Harold Ridley,
34
83036
3242
é o de Sir Harold Ridley,
01:38
who was a famous ophthalmologist,
35
86278
2138
que foi um famoso oftalmologista,
01:40
or at least became a famous ophthalmologist.
36
88416
2568
ou que ao menos se tornou
um famoso oftalmologista.
um famoso oftalmologista.
01:42
And during World War II, what he would see
37
90984
1927
Durante a Segunda Guerra Mundial,
ele observou
ele observou
01:44
would be pilots coming back from their missions,
38
92911
2852
os pilotos que voltavam de suas missões
01:47
and he noticed that within their eyes
39
95763
1752
e notou que em seus olhos
01:49
they had shards of small bits of material
40
97515
2940
havia pequenos fragmentos de material
01:52
lodged within the eye,
41
100455
1520
ali alojados,
01:53
but the very interesting thing about it
42
101975
1699
mas o interessante disto
01:55
was that material, actually, wasn't causing
43
103674
2293
é o fato de que aquele
material não causava
material não causava
01:57
any inflammatory response.
44
105967
2013
qualquer resposta inflamatória.
01:59
So he looked into this, and he figured out
45
107980
2339
Ele investigou e descobriu
02:02
that actually that material was little shards of plastic
46
110319
2604
que o material era feito
de pequenos fragmentos de plástico,
de pequenos fragmentos de plástico,
02:04
that were coming from the canopy of the Spitfires.
47
112923
2739
provenientes da cabine dos Spitfires.
02:07
And this led him to propose that material
48
115662
2401
Isto o levou a propor aquele material
02:10
as a new material for intraocular lenses.
49
118063
2762
como um novo material
para lentes intraoculares.
para lentes intraoculares.
02:12
It's called PMMA, and it's now used
50
120825
2105
Ele é chamado de PMMA e atualmente é usado
02:14
in millions of people every year
51
122930
1802
em milhões de pessoas por ano
02:16
and helps in preventing cataracts.
52
124732
2769
e ajuda a prevenir a catarata.
02:19
And that example, I think, is a really nice one,
53
127501
2309
Eu creio que este é um exemplo muito bom,
02:21
because it helps remind us that in the early days,
54
129810
2435
pois nos ajuda a lembrar que, antigamente,
02:24
people often chose materials
55
132245
1953
as pessoas quase sempre
escolhiam materiais
escolhiam materiais
02:26
because they were bioinert.
56
134198
1885
porque eram bioinertes.
02:28
Their very purpose was to
perform a mechanical function.
perform a mechanical function.
57
136083
3512
Sua verdadeira finalidade era
realizar uma função mecânica.
realizar uma função mecânica.
02:31
You'd put them in the body
58
139595
1450
Eles seriam colocados no corpo
02:33
and you wouldn't get an adverse response.
59
141045
2164
e você não teria uma resposta indesejável.
02:35
And what I want to show you is that
60
143209
1668
O que eu quero mostrar a vocês
é que, na medicina regenerativa,
02:36
in regenerative medicine,
61
144877
1381
02:38
we've really shifted away from that idea
62
146258
1824
nós abandonamos a ideia
02:40
of taking a bioinert material.
63
148082
1913
de usar um material bioinerte.
02:41
We're actually actively looking for materials
64
149995
2289
Hoje, estamos empenhados
em buscar materiais
em buscar materiais
02:44
that will be bioactive, that will interact with the body,
65
152284
2968
que sejam bioativos,
que interajam com o corpo,
que interajam com o corpo,
02:47
and that furthermore we can put in the body,
66
155252
2327
que além de poderem
ser colocados no corpo,
ser colocados no corpo,
02:49
they'll have their function,
67
157579
1449
que eles tenham uma função,
02:51
and then they'll dissolve away over time.
68
159028
4550
e se dissolvam com o passar do tempo.
02:55
If we look at this schematic,
69
163578
1933
Se examinarmos este esquema,
02:57
this is showing you what we think of
70
165511
1601
ele mostra o que consideramos
02:59
as the typical tissue-engineering approach.
71
167112
2137
uma típica questão
de abordagem de engenharia.
de abordagem de engenharia.
03:01
We have cells there, typically from the patient.
72
169249
2844
Temos ali células,
tipicamente de um paciente.
tipicamente de um paciente.
03:04
We can put those onto a material,
73
172093
1882
Podemos colocá-las em um material,
03:05
and we can make that material
very complex if we want to,
very complex if we want to,
74
173975
2708
tal material pode ser muito complexo,
se assim o desejarmos,
se assim o desejarmos,
03:08
and we can then grow that up in the lab
75
176708
2170
e depois podemos fazê-lo
crescer no laboratório
crescer no laboratório
03:10
or we can put it straight back into the patient.
76
178878
2515
ou podemos colocá-lo de volta
diretamente no paciente.
diretamente no paciente.
03:13
And this is an approach that's
used all over the world,
used all over the world,
77
181393
2451
Este é um procedimento
usado no mundo todo,
usado no mundo todo,
03:15
including in our lab.
78
183844
3523
inclusive em nosso laboratório.
03:19
But one of the things that's really important
79
187367
2457
Uma das coisas que é realmente importante
03:21
when we're thinking about stem cells
80
189824
1878
quando pensamos em células-tronco
03:23
is that obviously stem cells
can be many different things,
can be many different things,
81
191702
2579
é que, obviamente, as células-tronco
podem ser muitas coisas diferentes
podem ser muitas coisas diferentes
03:26
and they want to be many different things,
82
194281
1764
e elas “querem”
ser muitas coisas diferentes;
ser muitas coisas diferentes;
03:28
and so we want to make sure that the environment
83
196045
1876
então devemos garantir que o ambiente
03:29
we put them into has enough information
84
197921
2350
onde elas forem colocadas
tenha suficiente informações
tenha suficiente informações
03:32
so that they can become the right sort
85
200271
1996
para que elas possam
vir a ser o tipo correto
vir a ser o tipo correto
03:34
of specialist tissue.
86
202267
2686
de tecido especializado.
03:36
And if we think about the different types of tissues
87
204953
3063
Se considerarmos
os diferentes tipos de tecidos
os diferentes tipos de tecidos
03:40
that people are looking at regenerating
88
208016
2019
que estão sendo pesquisados
para se regenerar,
para se regenerar,
03:42
all over the world, in all the
different labs in the world,
different labs in the world,
89
210035
2311
no mundo todo,
em muitos laboratórios do mundo,
em muitos laboratórios do mundo,
03:44
there's pretty much every tissue you can think of.
90
212346
2936
eles são tantos, de cada tipo,
que nem podemos imaginar.
que nem podemos imaginar.
03:47
And actually, the structure of those tissues
91
215282
1622
Na verdade, a estrutura desses tecidos
03:48
is quite different, and it's going to really depend
92
216904
2614
é muito diferente e ela dependerá
03:51
on whether your patient has any underlying disease,
93
219518
2418
de o paciente ter uma doença subjacente,
03:53
other conditions, in terms of how
94
221936
3050
de outras condições, em função de como
03:56
you're going to regenerate your tissue,
95
224986
1561
o tecido será regenerado,
03:58
and you're going to need to think about the materials
96
226547
1985
e você precisará pensar nos materiais
04:00
you're going to use really carefully,
97
228532
2054
que serão usados, com muito cuidado,
04:02
their biochemistry, their mechanics,
98
230586
1725
sua bioquímica, sua mecânica,
04:04
and many other properties as well.
99
232311
3738
e muitas outras propriedades.
04:08
Our tissues all have very
different abilities to regenerate,
different abilities to regenerate,
100
236049
3300
Todos os nossos tecidos
têm capacidades diferentes de se regenerar
têm capacidades diferentes de se regenerar
04:11
and here we see poor Prometheus,
101
239349
1742
e aqui vemos o infeliz Prometeu,
04:13
who made a rather tricky career choice
102
241091
3093
que fez uma escolha trapaceira
04:16
and was punished by the Greek gods.
103
244184
2934
e foi punido pelos deuses gregos.
04:19
He was tied to a rock, and an eagle would come
104
247118
2321
Ele foi amarrado a uma rocha e uma águia
04:21
every day to eat his liver.
105
249439
1603
vinha todo o dia comer seu fígado.
04:23
But of course his liver would regenerate every day,
106
251042
2267
É claro que todo dia
seu fígado se regenerava
seu fígado se regenerava
04:25
and so day after day he was punished
107
253309
2272
e assim, dia após dia, ele foi punido
04:27
for eternity by the gods.
108
255581
5797
pelos deuses, por toda a eternidade.
04:33
And liver will regenerate in this very nice way,
109
261378
3880
O fígado regenera-se muito facilmente;
04:37
but actually if we think of other tissues,
110
265258
1776
mas considere outros tecidos,
04:39
like cartilage, for example,
111
267034
1769
como a cartilagem, por exemplo,
04:40
even the simplest nick and you're going to find it
112
268803
2056
que até quando sofre um mínimo corte
04:42
really difficult to regenerate your cartilage.
113
270859
2443
é difícil de ser regenerada.
04:45
So it's going to be very different from tissue to tissue.
114
273302
3114
A dificuldade de ser regenerado
é muito diferente para cada tipo de tecido.
é muito diferente para cada tipo de tecido.
04:48
Now, bone is somewhere in between,
115
276416
2800
O osso apresenta dificuldade mediana,
04:51
and this is one of the tissues
that we work on a lot in our lab.
that we work on a lot in our lab.
116
279216
2900
e é um dos tecidos com o qual
mais trabalhamos em nosso laboratório.
mais trabalhamos em nosso laboratório.
04:54
And bone is actually quite good at repairing.
117
282116
1984
O osso é na verdade
muito bom de ser reparado.
muito bom de ser reparado.
04:56
It has to be. We've probably all had fractures
118
284100
2013
Tem que ser. Provavelmente todos nós
já sofremos fraturas
já sofremos fraturas
04:58
at some point or other.
119
286113
1812
em algum lugar.
04:59
And one of the ways that you can think
120
287925
2157
Um dos modos possíveis
05:02
about repairing your fracture
121
290082
1689
de reparar fraturas
05:03
is this procedure here, called
an iliac crest harvest.
an iliac crest harvest.
122
291771
2827
é este procedimento, chamado
colheita da asa do ilíaco.
colheita da asa do ilíaco.
05:06
And what the surgeon might do
123
294598
1666
O que o cirurgião pode fazer
05:08
is take some bone from your iliac crest,
124
296264
3195
é retirar um osso da asa do ilíaco,
05:11
which is just here,
125
299459
1378
que se localiza bem aqui
05:12
and then transplant that
somewhere else in the body.
somewhere else in the body.
126
300837
2524
e então transplantá-lo
para algum lugar no corpo.
para algum lugar no corpo.
05:15
And it actually works really well,
127
303361
1600
E funciona muito bem,
05:16
because it's your own bone,
128
304961
1499
porque é o seu próprio osso,
05:18
and it's well vascularized,
129
306460
1234
e está bem vascularizado,
05:19
which means it's got a really good blood supply.
130
307694
2369
o que significa ter
um bom suprimento de sangue.
um bom suprimento de sangue.
05:22
But the problem is, there's
only so much you can take,
only so much you can take,
131
310063
2783
Mas o problema é que
há muito pouco o que retirar
há muito pouco o que retirar
05:24
and also when you do that operation,
132
312846
2923
e, além disso, quando se faz tal operação,
05:27
your patients might actually have significant pain
133
315769
2539
os pacientes podem sofrer dores intensas
05:30
in that defect site even two
years after the operation.
years after the operation.
134
318308
3241
no local lesionado,
até dois anos após a cirurgia.
até dois anos após a cirurgia.
05:33
So what we were thinking is,
135
321549
1886
Então, o que pensamos é
05:35
there's a tremendous need
for bone repair, of course,
for bone repair, of course,
136
323435
3149
haver uma enorme demanda
de reparação óssea, naturalmente,
de reparação óssea, naturalmente,
05:38
but this iliac crest-type approach
137
326584
2487
mas que esta abordagem do tipo asa
05:41
really has a lot of limitations to it,
138
329071
2432
apresenta muitas limitações,
05:43
and could we perhaps recreate
139
331503
2234
e, quem sabe, possamos recriar
05:45
the generation of bone within the body
140
333737
2169
a formação de osso dentro do corpo,
05:47
on demand and then be able to transplant it
141
335906
3315
no momento necessário,
e então transplantá-lo
e então transplantá-lo
05:51
without these very, very painful aftereffects
142
339221
4905
sem os muito dolorosos
efeitos posteriores,
efeitos posteriores,
05:56
that you would have with the iliac crest harvest?
143
344126
3683
que advêm da colheita da asa do ilíaco.
05:59
And so this is what we did, and the way we did it
144
347809
2662
E foi o que nós fizemos, e o que fizemos
06:02
was by coming back to this typical tissue-engineering approach
145
350471
3338
foi retornar à abordagem típica
da questão de engenharia,
da questão de engenharia,
06:05
but actually thinking about it rather differently.
146
353809
2387
porém tratando-a
de um modo um tanto diferente.
de um modo um tanto diferente.
06:08
And we simplified it a lot,
147
356196
1919
Nós a simplificamos bastante
06:10
so we got rid of a lot of these steps.
148
358115
2051
e eliminamos muitas etapas.
06:12
We got rid of the need to
harvest cells from the patient,
harvest cells from the patient,
149
360166
2374
Nós nos livramos da necessidade
de colher células do paciente,
de colher células do paciente,
06:14
we got rid of the need to put
in really fancy chemistries,
in really fancy chemistries,
150
362540
2917
assim como da necessidade
de processos químicos sofisticados,
de processos químicos sofisticados,
06:17
and we got rid of the need
151
365457
1692
e dispensamos a necessidade
06:19
to culture these scaffolds in the lab.
152
367149
2828
de cultivar essas estruturas no laboratório.
06:21
And what we really focused on
153
369977
2179
Nós nos concentramos
06:24
was our material system and making it quite simple,
154
372156
3749
em nosso sistema de material
e sua confecção bem simples;
e sua confecção bem simples;
06:27
but because we used it in a really clever way,
155
375905
2325
e como fizemos um uso inteligente dele,
06:30
we were able to generate enormous amounts of bone
156
378230
2647
fomos capazes de criar
enormes quantidades de osso,
enormes quantidades de osso,
06:32
using this approach.
157
380877
1646
usando esta abordagem.
06:34
So we were using the body
158
382523
1753
Usamos o corpo
06:36
as really the catalyst to help us
159
384276
2120
como um verdadeiro catalisador
para nos ajudar a fazer
muitos ossos novos.
muitos ossos novos.
06:38
to make lots of new bone.
160
386396
2543
06:40
And it's an approach that we call
161
388939
1583
É um estratégia que chamamos
06:42
the in vivo bioreactor, and we were able to make
162
390522
2811
de "biorreator in vivo” e conseguimos criar
06:45
enormous amounts of bone using this approach.
163
393333
2486
enormes quantidades de osso,
usando esta abordagem.
usando esta abordagem.
06:47
And I'll talk you through this.
164
395819
1239
Aprofundaremos isto.
06:49
So what we do is,
165
397058
2480
Então, o que fazemos é,
06:51
in humans, we all have a layer of stem cells
166
399538
2343
em humanos, todos nós temos uma camada
de células-tronco
de células-tronco
06:53
on the outside of our long bones.
167
401881
1888
na parte externa dos ossos longos.
06:55
That layer is called the periosteum.
168
403769
1703
Esta camada chama-se periósteo.
06:57
And that layer is actually normally
169
405472
2288
Esta camada normalmente é
06:59
very, very tightly bound to the underlying bone,
170
407760
2649
muito firmemente ligada
ao osso subjacente,
ao osso subjacente,
07:02
and it's got stem cells in it.
171
410409
1432
e contém células-tronco.
07:03
Those stem cells are really important
172
411841
1419
As células-tronco são muito importantes
07:05
in the embryo when it develops,
173
413260
1809
no embrião, quando ele se desenvolve,
07:07
and they also sort of wake up if you have a fracture
174
415069
2242
e também, de certa forma,
“despertam” quando você sofre uma fratura
“despertam” quando você sofre uma fratura
07:09
to help you with repairing the bone.
175
417311
2861
para ajudar a reparar seu osso.
07:12
So we take that periosteum layer
176
420172
2093
Usamos aquela camada de periósteo
07:14
and we developed a way to inject underneath it
177
422265
2990
e desenvolvemos um método
de injetar sob a mesma
de injetar sob a mesma
07:17
a liquid that then, within 30 seconds,
178
425255
2816
um líquido que, dentro de 30 segundos,
07:20
would turn into quite a rigid gel
179
428071
1745
transforma-se em um gel bem rígido
07:21
and can actually lift the
periosteum away from the bone.
periosteum away from the bone.
180
429816
3253
e que consegue erguer e separar
o periósteo do osso.
o periósteo do osso.
07:25
So it creates, in essence, an artificial cavity
181
433069
3688
Desta forma, em essência,
ele cria uma cavidade artificial
ele cria uma cavidade artificial
07:28
that is right next to both the bone
182
436757
3547
imediatamente próxima tanto do osso
07:32
but also this really rich layer of stem cells.
183
440304
3701
como da camada rica em células-tronco.
07:36
And we go in through a pinhole incision
184
444005
1612
Fazemos uma incisão, um furinho,
07:37
so that no other cells from the body can get in,
185
445617
2953
que evita que outras células
penetrarem ali
penetrarem ali
07:40
and what happens is that that
artificial in vivo bioreactor cavity
artificial in vivo bioreactor cavity
186
448570
4792
e o que acontece é que aquela
cavidade artificial do biorreator in vivo
cavidade artificial do biorreator in vivo
07:45
can then lead to the proliferation of these stem cells,
187
453362
2676
pode então levar
à proliferação das células-tronco
à proliferação das células-tronco
07:48
and they can form lots of new tissue,
188
456038
2086
e elas podem formar bastante tecido novo
07:50
and then over time, you can harvest that tissue
189
458124
2318
e, no decorrer do tempo, pode-se coletá-lo
07:52
and use it elsewhere in the body.
190
460442
2948
e usá-lo em qualquer lugar do corpo.
07:55
This is a histology slide
191
463390
2144
Este é um slide de histologia
07:57
of what we see when we do that,
192
465534
2170
do que vemos quando
assim procedemos;
assim procedemos;
07:59
and essentially what we see
193
467704
2517
e o que vemos, essencialmente,
08:02
is very large amounts of bone.
194
470221
1634
é uma grande quantidade de osso.
08:03
So in this picture, you can see the middle of the leg,
195
471855
2480
Nesta figura, pode-se ver
a parte mediana da perna,
a parte mediana da perna,
08:06
so the bone marrow,
196
474335
1501
a medula óssea,
08:07
then you can see the original bone,
197
475836
1804
após o que se vê o osso original,
08:09
and you can see where that original bone finishes,
198
477640
2856
pode-se ver onde o osso original termina,
08:12
and just to the left of that is the new bone
199
480496
2511
e, à esquerda deste, o novo osso
08:15
that's grown within that bioreactor cavity,
200
483007
2037
que se desenvolveu dentro
da cavidade do biorreator,
da cavidade do biorreator,
08:17
and you can actually make it even larger.
201
485044
2431
podendo-se fazê-lo ainda maior.
08:19
And that demarcation that you can see
202
487475
2627
Aquela demarcação visível
08:22
between the original bone and the new bone
203
490102
2351
entre o osso original e o novo
08:24
acts as a very slight point of weakness,
204
492453
2013
funciona como um ponto de fragilidade
muito pequena,
muito pequena,
08:26
so actually now the surgeon can come along,
205
494466
2134
e assim o cirurgião pode vir
08:28
can harvest away that new bone,
206
496600
2024
e retirar o novo osso,
08:30
and the periosteum can grow back,
207
498624
2203
o periósteo volta a crescer,
08:32
so you're left with the leg
208
500827
1869
e assim a perna fica
08:34
in the same sort of state
209
502696
1550
quase no mesmo estado
08:36
as if you hadn't operated on it in the first place.
210
504246
2002
em que estava antes de ser operada.
08:38
So it's very, very low in terms of after-pain
211
506248
3849
Há um nível baixíssimo de dor posterior,
08:42
compared to an iliac crest harvest.
212
510097
3855
comparado à colheita da asa do ilíaco.
08:45
And you can grow different amounts of bone
213
513952
2104
E pode-se cultivar
quantidades diferentes de osso,
quantidades diferentes de osso,
08:48
depending on how much gel you put in there,
214
516056
2019
dependendo de quanto gel você coloque ali;
08:50
so it really is an on demand sort of procedure.
215
518075
3202
portanto, trata-se de uma espécie
de procedimento por demanda.
de procedimento por demanda.
08:53
Now, at the time that we did this,
216
521277
2202
Na ocasião em que fizemos isto,
08:55
this received a lot of attention in the press,
217
523479
3337
recebemos muita atenção da imprensa,
08:58
because it was a really nice way
218
526816
2431
porque era um modo muito interessante
09:01
of generating new bone,
219
529247
1466
de criar tecido ósseo,
09:02
and we got many, many contacts
220
530713
1995
e tivemos inúmeros contatos
09:04
from different people that
were interested in using this.
were interested in using this.
221
532708
2618
com várias pessoas
interessadas em usar a técnica.
interessadas em usar a técnica.
09:07
And I'm just going to tell you,
222
535326
1789
E vou contar a vocês,
09:09
sometimes those contacts are very strange,
223
537115
2953
às vezes são contatos muito estranhos,
09:12
slightly unexpected,
224
540068
1860
um tanto inesperados,
09:13
and the very most interesting,
225
541928
3062
e, o mais interessante,
09:16
let me put it that way, contact that I had,
226
544990
2285
deixem-me dizer assim,
dos contatos que tive,
dos contatos que tive,
09:19
was actually from a team of American footballers
227
547275
3211
foi o de um time de jogadores
de futebol americano
de futebol americano
09:22
that all wanted to have double-thickness skulls
228
550486
3380
que desejavam ter crânios
de espessura dupla
de espessura dupla
09:25
made on their head.
229
553866
4281
fabricados para eles.
09:30
And so you do get these kinds of contacts,
230
558156
2724
Este tipo de contato acontece mesmo,
09:32
and of course, being British
231
560880
2617
e naturalmente, sendo britânica,
09:35
and also growing up in France,
232
563497
1754
e, além disso,
tendo sido criada na França,
tendo sido criada na França,
09:37
I tend to be very blunt,
233
565251
2142
eu costumo ser muito franca
09:39
and so I had to explain to them very nicely
234
567393
2041
e tive de explicar a eles, polidamente,
09:41
that in their particular case,
235
569434
1475
que, no caso particular deles,
09:42
there probably wasn't that much in there
236
570909
2014
provavelmente não havia
muita coisa lá dentro
muita coisa lá dentro
09:44
to protect in the first place.
237
572923
2988
para ser protegida.
09:47
(Laughter)
238
575911
1570
(Risos)
09:49
(Applause)
239
577481
1253
(Aplausos)
09:50
So this was our approach,
240
578734
1855
Esta foi a nossa abordagem,
09:52
and it was simple materials,
241
580589
1644
com materiais simples,
09:54
but we thought about it carefully.
242
582233
1987
porém cuidadosamente planejada.
09:56
And actually we know that those cells
243
584220
1620
Na verdade, sabemos que aquelas células
09:57
in the body, in the embryo, as they develop
244
585840
2138
no corpo, no embrião,
quando se desenvolvem,
quando se desenvolvem,
09:59
can form a different kind of tissue, cartilage,
245
587978
3229
podem originar diferentes
tipos de tecidos, cartilagem,
tipos de tecidos, cartilagem,
10:03
and so we developed a gel that was slightly different
246
591207
2555
e então desenvolvemos um gel
que era um pouquinho diferente
que era um pouquinho diferente
10:05
in nature and slightly different chemistry,
247
593762
2419
em sua natureza
e em suas propriedades químicas,
e em suas propriedades químicas,
10:08
put it in there, and we were able to get
248
596181
2147
nós o pusemos ali e conseguimos obter
10:10
100 percent cartilage instead.
249
598328
2178
100% de cartilagem.
10:12
And this approach works really well, I think,
250
600506
2008
Eu creio que esta abordagem
funciona muito bem,
funciona muito bem,
10:14
for pre-planned procedures,
251
602514
2482
para procedimentos pré-planejados,
10:16
but it's something you do have to pre-plan.
252
604996
2872
e é algo que se deve pré-planejar.
10:19
So for other kinds of operations,
253
607868
2268
Para a maioria das operações,
10:22
there's definitely a need for other
254
610136
1697
precisa-se definitivamente de outras
10:23
scaffold-based approaches.
255
611833
2503
estratégias baseadas em estruturas.
10:26
And when you think about designing
256
614336
2369
Quando pensar em projetar
10:28
those other scaffolds, actually,
257
616705
1638
outras estruturas,
10:30
you need a really multi-disciplinary team.
258
618343
1971
será indispensável
ter uma equipe multidisciplinar.
ter uma equipe multidisciplinar.
10:32
And so our team has chemists,
259
620314
2065
Nossa equipe dispõe de químicos,
10:34
it has cell biologists, surgeons, physicists even,
260
622379
3377
biólogos, cirurgiões, até físicos,
10:37
and those people all come together
261
625756
2030
e todas estas pessoas se unem
10:39
and we think really hard about
designing the materials.
designing the materials.
262
627786
2411
e planejamos com muito afinco
o projeto dos materiais.
o projeto dos materiais.
10:42
But we want to make them have enough information
263
630197
2966
Desejamos que eles tenham
informações suficientes
informações suficientes
10:45
that we can get the cells to do what we want,
264
633163
2154
para conseguirmos que
as células façam o que desejamos,
as células façam o que desejamos,
10:47
but not be so complex as to make it difficult
265
635317
2377
mas que não sejam muito complexas
a ponto de dificultar
a ponto de dificultar
10:49
to get to clinic.
266
637694
1743
seu uso em clínicas.
10:51
And so one of the things we think about a lot
267
639437
2751
Uma das coisas que temos
muito que considerar
muito que considerar
10:54
is really trying to understand
268
642188
1795
é tentar compreender
10:55
the structure of the tissues in the body.
269
643983
2377
a estrutura dos tecidos no corpo.
10:58
And so if we think of bone,
270
646360
1660
Se pensarmos no osso,
11:00
obviously my own favorite tissue,
271
648020
2624
obviamente o meu tecido favorito,
11:02
we zoom in, we can see,
272
650644
1557
se o ampliarmos, podemos ver,
11:04
even if you don't know anything
about bone structure,
about bone structure,
273
652201
1882
mesmo que você nada conheça
de sua estrutura,
de sua estrutura,
11:06
it's beautifully organized,
really beautifully organized.
really beautifully organized.
274
654083
2545
que ela é organizada de um modo belo,
realmente muito bonito.
realmente muito bonito.
11:08
We've lots of blood vessels in there.
275
656628
1887
Há muitos vasos sanguíneos.
11:10
And if we zoom in again, we see that the cells
276
658515
2339
Se ampliarmos mais ainda,
poderemos ver que as células
poderemos ver que as células
11:12
are actually surrounded by a 3D matrix
277
660854
2972
são cercadas por uma matriz tridimensional
11:15
of nano-scale fibers, and they give a lot
278
663826
2171
de fibras em nanoescala, e fornecem muitas
11:17
of information to the cells.
279
665997
2182
informações às células.
11:20
And if we zoom in again,
280
668179
1614
E ampliando mais uma vez,
11:21
actually in the case of bone, the matrix
281
669793
2201
no caso do osso, a matriz
11:23
around the cells is beautifully organized
282
671994
2151
ao redor das células
tem uma linda organização
tem uma linda organização
11:26
at the nano scale, and it's a hybrid material
283
674145
2467
em nanoescala, e é um material híbrido,
11:28
that's part organic, part inorganic.
284
676612
2584
parte orgânico e em parte inorgânico.
11:31
And that's led to a whole field, really,
285
679196
2072
E isto levou a todo um campo, realmente,
11:33
that has looked at developing materials
286
681268
2391
dedicado a desenvolver materiais
que tenham esta espécie
de estrutura híbrida.
de estrutura híbrida.
11:35
that have this hybrid kind of structure.
287
683659
2748
11:38
And so I'm showing here just two examples
288
686407
3278
Mostro aqui apenas dois exemplos
11:41
where we've made some materials
that have that sort of structure,
that have that sort of structure,
289
689685
3120
nos quais construímos alguns materiais
que têm aquela espécie de estrutura,
que têm aquela espécie de estrutura,
11:44
and you can really tailor it.
290
692805
1438
sendo possível customizá-lo.
11:46
You can see here a very squishy one
291
694243
2064
Aqui pode ser visto um que é
muito mole e plástico
muito mole e plástico
11:48
and now a material that's also
this hybrid sort of material
this hybrid sort of material
292
696307
4099
e um que é um tipo de material híbrido
11:52
but actually has remarkable toughness,
293
700406
1947
mas com notável dureza,
sem ser quebradiço.
11:54
and it's no longer brittle.
294
702369
1460
11:55
And an inorganic material
would normally be really brittle,
would normally be really brittle,
295
703829
2456
Um material inorgânico
geralmente é quebradiço,
geralmente é quebradiço,
11:58
and you wouldn't be able to have
296
706285
1440
e não conseguiríamos fazê-lo ter
11:59
that sort of strength and toughness in it.
297
707725
2188
aquela resistência e dureza.
12:01
One other thing I want to quickly mention is that
298
709913
2489
Outra coisa que desejo mencionar
rapidamente é que
rapidamente é que
12:04
many of the scaffolds we make
are porous, and they have to be,
are porous, and they have to be,
299
712402
2715
várias estruturas que produzimos
são porosas, e têm que ser,
são porosas, e têm que ser,
12:07
because you want blood vessels to grow in there.
300
715117
2103
porque deseja-se o crescimento
de vasos sanguíneos ali.
de vasos sanguíneos ali.
12:09
But the pores are actually oftentimes
301
717220
1877
Contudo, os poros muitas vezes
12:11
much bigger than the cells,
302
719097
1293
são bem maiores do que as células,
12:12
and so even though it's 3D,
303
720390
1711
e, embora em 3D,
12:14
the cell might see it more
as a slightly curved surface,
as a slightly curved surface,
304
722101
3355
a célula poderia “enxergá-la “
como uma surperfície levemente curva,
como uma surperfície levemente curva,
12:17
and that's a little bit unnatural.
305
725456
1676
o que é um pouco não natural.
12:19
And so one of the things you can think about doing
306
727132
2248
Uma das providências
que podem ser tomadas
que podem ser tomadas
12:21
is actually making scaffolds
with slightly different dimensions
with slightly different dimensions
307
729380
3148
é construir estruturas com dimensões
levemente diferentes,
levemente diferentes,
12:24
that might be able to surround your cells in 3D
308
732528
2793
que poderiam se dispor
em torno das células em 3D
em torno das células em 3D
12:27
and give them a little bit more information.
309
735321
2569
e fornecer a elas
um pouco mais de informações.
um pouco mais de informações.
12:29
And there's a lot of work going
on in both of these areas.
on in both of these areas.
310
737890
3567
Há muito trabalho por fazer
em ambas as áreas.
em ambas as áreas.
12:33
Now finally, I just want to talk a little bit about
311
741471
3969
Por fim, quero falar um pouco sobre
12:37
applying this sort of thing to cardiovascular disease,
312
745440
2708
a aplicação em doença cardiovascular,
12:40
because this is a really big clinical problem.
313
748148
3263
pois é um grande problema clínico.
12:43
And one of the things that we know is that,
314
751411
3585
Uma das coisas que sabemos é que,
12:46
unfortunately, if you have a heart attack,
315
754996
2239
infelizmente, se você tiver um ataque cardíaco,
12:49
then that tissue can start to die,
316
757235
2902
aquele tecido começa a morrer
12:52
and your outcome may not be very good over time.
317
760137
3751
e sua situação pode não ser muito boa
com o passar do tempo.
com o passar do tempo.
12:55
And it would be really great, actually,
318
763888
1710
Seria realmente ótimo
12:57
if we could stop that dead tissue
319
765598
1919
se pudéssemos impedir que aquele tecido
12:59
either from dying or help it to regenerate.
320
767517
3985
morresse ou pudéssemos
ajudá-lo a se regenerar.
ajudá-lo a se regenerar.
13:03
And there's lots and lots of stem
cell trials going on worldwide,
cell trials going on worldwide,
321
771502
3248
Há muitas e muitas pesquisas
com células-tronco no mundo,
com células-tronco no mundo,
13:06
and they use many different types of cells,
322
774750
2072
e elas usam muitos tipos
diferentes de células,
diferentes de células,
13:08
but one common theme that seems to be coming out
323
776822
2352
mas um tema comum que parece surgir
13:11
is that actually, very often, those cells will die
324
779174
2999
é que, com frequência,
aquelas células morrem
aquelas células morrem
13:14
once you've implanted them.
325
782173
1795
assim que são implantadas.
13:15
And you can either put them into the heart
326
783968
1875
Pode-se colocá-las no coração
13:17
or into the blood system,
327
785843
2020
ou no sistema sanguíneo,
13:19
but either way, we don't seem to be able
328
787863
2362
mas de qualquer modo,
não parece que possamos
não parece que possamos
13:22
to get quite the right number of cells
329
790225
1867
obter o número adequado de células
13:24
getting to the location we want them to
330
792092
2242
que fiquem nos locais desejados,
13:26
and being able to deliver the sort of beautiful
331
794334
4494
com capacidade de desenvolver a bela
13:30
cell regeneration that we would like to have
332
798828
2740
regeneração celular que desejaríamos
13:33
to get good clinical outcomes.
333
801568
3417
para conseguir bons resultados clínicos.
13:36
And so some of the things that we're thinking of,
334
804985
1983
Algumas coisas que estamos considerando,
13:38
and many other people in the field are thinking of,
335
806968
3121
assim como outras pessoas do mesmo campo,
13:42
are actually developing materials for that.
336
810089
3006
é desenvolver materiais
para esta finalidade.
para esta finalidade.
13:45
But there's a difference here.
337
813095
1619
Mas aqui há uma diferença.
13:46
We still need chemistry, we still need mechanics,
338
814714
2210
Ainda precisamos da química e da mecânica,
13:48
we still need really interesting topography,
339
816924
2671
ainda precisamos
de topografia interessante,
de topografia interessante,
13:51
and we still need really interesting
ways to surround the cells.
ways to surround the cells.
340
819595
2648
e ainda precisamos de meios interessantes
de criar o entorno das células.
de criar o entorno das células.
13:54
But now, the cells also
341
822243
2511
A célula, além disso,
13:56
would probably quite like a material
342
824754
2025
agiria, provavelmente,
de modo análogo a um material
de modo análogo a um material
13:58
that's going to be able to be conductive,
343
826779
2018
que se torna capaz de ser condutivo,
14:00
because the cells themselves will respond very well
344
828797
4209
porque as próprias células
respondem muito bem
respondem muito bem
14:05
and will actually conduct signals
between themselves.
between themselves.
345
833006
3479
e conduzem sinais entre elas.
14:08
You can see them now
346
836485
1516
Podem vê-las agora
14:10
beating synchronously on these materials,
347
838001
2475
batendo sincronizadamente
nestes materiais,
nestes materiais,
14:12
and that's a very, very exciting development
348
840476
2779
que é um desenvolvimento
muito interessante
muito interessante
14:15
that's going on.
349
843255
2114
que está em progresso.
14:17
So just to wrap up, I'd like to actually say that
350
845369
4824
Para terminar, eu gostaria de dizer que
14:22
being able to work in this sort of field,
351
850193
2356
poder trabalhar neste campo,
14:24
all of us that work in this field
352
852549
1654
e todos que trabalhamos neste campo,
14:26
that's not only super-exciting science,
353
854203
2509
que não é apenas ciência superinteressante
14:28
but also has the potential
354
856712
2046
mas que também tem o potencial
14:30
to impact on patients,
355
858758
1968
de impactar os pacientes,
14:32
however big or small they are,
356
860726
2430
não importando que sejam
grandes ou pequenos,
grandes ou pequenos,
14:35
is really a great privilege.
357
863156
1553
é de fato um grande privilégio.
14:36
And so for that, I'd like to thank all of you as well.
358
864709
3144
Por isso, eu gostaria de agradecer
também a todos vocês.
também a todos vocês.
14:39
Thank you.
359
867853
1317
Obrigada.
14:41
(Applause)
360
869170
4924
(Aplausos)
ABOUT THE SPEAKER
Molly Stevens - Biomaterials researcherMolly Stevens studies and creates new biomaterials that could be used to detect disease and repair bones and human tissue.
Why you should listen
At Imperial College London, Molly Stevens heads a highly multidisciplinary research group that designs bioactive materials for regenerative medicine and biosensing. It's fundamental science with an eye to practical applications as healthcare products.
Among the products from her lab: an engineered bone, cardiac tissue suitable for use in transplants, and disease-sensing nanoparticle aggregates that change color in the presence of even tiny quantities of cancer-related enzymes, making early sensing possible. As Stevens told The Lancet: "It's right down at the nanoscience level. It's really exciting stuff, but it actually results in something very tangibly useful."
Molly Stevens | Speaker | TED.com