TEDGlobal 2013
Molly Stevens: A new way to grow bone
Molly Stevens: Uma nova de forma de produzir osso
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O que é necessário para fazer o osso crescer em grandes quantidades? A regeneração típica do osso — em que o osso é retirado de uma anca do paciente e enxertado no osso danificado noutra parte do corpo — é limitada e pode causar grande dor mesmo alguns anos após a operação. Numa palestra informativa, Molly Stevens apresenta uma nova aplicação de células estaminais que aproveita a capacidade regenerativa inata do osso e produz grandes quantidades de tecido ósseo sem dor.
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 na nossa natureza
00:14
to want to improve our health
and minimize our suffering.
and minimize our suffering.
1
2161
3294
querer melhorar a nossa saúde
e minimizar o nosso sofrimento.
e minimizar o nosso sofrimento.
00:17
Whatever life throws at us,
2
5455
1667
O que quer que a vida nos reserve,
00:19
whether it's cancer, diabetes, heart disease,
3
7122
2465
seja cancro, diabetes, doença cardíaca,
00:21
or even broken bones, we want to try and get better.
4
9587
3192
ou até ossos partidos,
nós queremos melhorar.
nós queremos melhorar.
00:24
Now I'm head of a biomaterials lab,
5
12779
2483
Actualmente, sou chefe
num laboratório de biomateriais,
num laboratório de biomateriais,
00:27
and I'm really fascinated by the way that humans
6
15262
2740
e estou realmente fascinada
pelo modo como os humanos
pelo modo como os humanos
00:30
have used materials in really creative ways
7
18002
2468
têm usado estes materiais no corpo
de formas realmente criativas,
de formas realmente criativas,
00:32
in the body over time.
8
20470
2744
ao longo dos tempos.
00:35
Take, for example, this beautiful blue nacre shell.
9
23214
3646
Considerem, por exemplo,
esta bela concha de nácar azul.
esta bela concha de nácar azul.
00:38
This was actually used by the Mayans
10
26860
1882
Foi utilizada pelos maias
00:40
as an artificial tooth replacement.
11
28742
3539
como dente postiço.
00:44
We're not quite sure why they did it.
12
32281
1633
Não sabemos ao certo porque o faziam.
00:45
It's hard. It's durable.
13
33914
2576
É resistente. É durável.
00:48
But it also had other very nice properties.
14
36490
4118
Mas também tem outras
propriedades muito boas.
propriedades muito boas.
00:52
In fact, when they put it into the jawbone,
15
40608
2280
De facto, quando colocada
no osso do maxilar,
no osso do maxilar,
00:54
it could integrate into the jaw,
16
42888
2907
pode integrar-se no maxilar.
00:57
and we know now with very sophisticated
17
45795
2098
Sabemos agora,
com tecnologia de imagem
muito sofisticada,
muito sofisticada,
00:59
imaging technologies
18
47893
1673
01:01
that part of that integration comes from the fact
19
49566
2349
que parte dessa integração
resulta do facto
resulta do facto
01:03
that this material is designed
20
51915
1687
de que este material é desenhado
01:05
in a very specific way, has a beautiful chemistry,
21
53602
2819
de um modo muito específico,
tem uma química bela,
tem uma química bela,
01:08
has a beautiful architecture.
22
56421
2228
tem uma bela arquitectura.
01:10
And I think in many ways we can sort of think
23
58649
1752
Penso que, de muitos modos,
podemos pensar
podemos pensar
01:12
of the use of the blue nacre shell and the Mayans
24
60401
3007
no uso do nácar azul e nos maias
01:15
as the first real application
25
63408
1520
como a primeira verdadeira aplicação
01:16
of the bluetooth technology.
26
64928
2295
da tecnologia "bluetooth".
01:19
(Laughter)
27
67223
1462
(Risos)
01:20
But if we move on and think throughout history
28
68685
4393
Mas se pensarmos como,
ao longo da história,
ao longo da história,
01:25
how people have used different
materials in the body,
materials in the body,
29
73078
2984
as pessoas usaram diferentes
materiais no corpo,
materiais no corpo,
01:28
very often it's been physicians
30
76062
1714
com frequência os médicos
foram muito criativos.
foram muito criativos.
01:29
that have been quite creative.
31
77776
1392
01:31
They've taken things off the shelf.
32
79168
1968
Concretizaram coisas.
01:33
One of my favorite examples
33
81136
1885
Um dos exemplos que prefiro
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
famoso oftalmologista
01:40
or at least became a famous ophthalmologist.
36
88416
2568
— pelo menos tornou-se
um famoso oftalmologista. —
um famoso oftalmologista. —
01:42
And during World War II, what he would see
37
90984
1927
Durante a 2ª Guerra Mundial,
reparou que
reparou que
01:44
would be pilots coming back from their missions,
38
92911
2852
os pilotos que regressavam
das suas missões,
das suas missões,
01:47
and he noticed that within their eyes
39
95763
1752
tinham pequenas lascas
01:49
they had shards of small bits of material
40
97515
2940
alojadas nos olhos.
01:52
lodged within the eye,
41
100455
1520
01:53
but the very interesting thing about it
42
101975
1699
Mas o mais interessante
01:55
was that material, actually, wasn't causing
43
103674
2293
é que o material não causava
nenhuma inflamação.
nenhuma inflamação.
01:57
any inflammatory response.
44
105967
2013
01:59
So he looked into this, and he figured out
45
107980
2339
Então prestou atenção e descobriu
02:02
that actually that material was little shards of plastic
46
110319
2604
que o material era
de pequenas lascas de plástico
de pequenas lascas de plástico
02:04
that were coming from the canopy of the Spitfires.
47
112923
2739
provenientes da canópia dos Spitfires.
02:07
And this led him to propose that material
48
115662
2401
Isso levou a que propusesse esse material
02:10
as a new material for intraocular lenses.
49
118063
2762
para novas lentes intraoculares.
02:12
It's called PMMA, and it's now used
50
120825
2105
É designado por PMMA e é agora usado
02:14
in millions of people every year
51
122930
1802
em milhões de pessoas todos os anos
02:16
and helps in preventing cataracts.
52
124732
2769
e ajuda a prevenir cataratas.
02:19
And that example, I think, is a really nice one,
53
127501
2309
Penso que esse exemplo é muito bom
02:21
because it helps remind us that in the early days,
54
129810
2435
porque nos ajuda a recordar
que, nos primeiros tempos,
que, nos primeiros tempos,
02:24
people often chose materials
55
132245
1953
os materiais eram escolhidos
02:26
because they were bioinert.
56
134198
1885
por serem bioinertes.
02:28
Their very purpose was to
perform a mechanical function.
perform a mechanical function.
57
136083
3512
O objectivo era desempenharem
uma função mecânica.
uma função mecânica.
02:31
You'd put them in the body
58
139595
1450
Seriam colocados no corpo
02:33
and you wouldn't get an adverse response.
59
141045
2164
e não haveria uma reação adversa.
02:35
And what I want to show you is that
60
143209
1668
E o que quero mostrar-vos
02:36
in regenerative medicine,
61
144877
1381
é que, na medicina regenerativa,
02:38
we've really shifted away from that idea
62
146258
1824
nos afastámos dessa ideia
02:40
of taking a bioinert material.
63
148082
1913
de usar material bioinerte.
02:41
We're actually actively looking for materials
64
149995
2289
Procuramos activamente materiais
02:44
that will be bioactive, that will interact with the body,
65
152284
2968
que sejam bioactivos,
que interajam com o corpo
que interajam com o corpo
02:47
and that furthermore we can put in the body,
66
155252
2327
e que, além disso, possamos
colocá-los no corpo,
colocá-los no corpo,
02:49
they'll have their function,
67
157579
1449
que desempenhem a sua função,
02:51
and then they'll dissolve away over time.
68
159028
4550
e depois que se dissolvam com o tempo.
02:55
If we look at this schematic,
69
163578
1933
Se virmos este esquema,
02:57
this is showing you what we think of
70
165511
1601
mostra-vos o que consideramos
02:59
as the typical tissue-engineering approach.
71
167112
2137
a abordagem típica
de engenharia de tecidos.
de engenharia de tecidos.
03:01
We have cells there, typically from the patient.
72
169249
2844
Temos células, tipicamente do paciente,
03:04
We can put those onto a material,
73
172093
1882
podemos colocá-las num material,
03:05
and we can make that material
very complex if we want to,
very complex if we want to,
74
173975
2708
e podemos tornar esse material
muito complexo se quisermos.
muito complexo se quisermos.
03:08
and we can then grow that up in the lab
75
176708
2170
Podemos criar isso no laboratório
03:10
or we can put it straight back into the patient.
76
178878
2515
ou podemos colocá-lo
de volta no paciente.
de volta no paciente.
03:13
And this is an approach that's
used all over the world,
used all over the world,
77
181393
2451
Esta é uma abordagem
usada em todo o mundo,
usada em todo o mundo,
03:15
including in our lab.
78
183844
3523
incluindo o nosso laboratório.
03:19
But one of the things that's really important
79
187367
2457
Mas uma coisa realmente importante,
03:21
when we're thinking about stem cells
80
189824
1878
quando pensamos
em células estaminais,
em células estaminais,
03:23
is that obviously stem cells
can be many different things,
can be many different things,
81
191702
2579
é que obviamente podem ser
coisas muito diferentes,
coisas muito diferentes,
03:26
and they want to be many different things,
82
194281
1764
e querem ser coisas muito diferentes.
03:28
and so we want to make sure that the environment
83
196045
1876
Por isso queremos garantir
que o ambiente
que o ambiente
03:29
we put them into has enough information
84
197921
2350
em que as colocamos
tem informação suficiente
tem informação suficiente
03:32
so that they can become the right sort
85
200271
1996
para que possam tornar-se
o tipo correto
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 pensarmos nos diferentes
tipos de tecidos
tipos de tecidos
03:40
that people are looking at regenerating
88
208016
2019
que as pessoas procuram regenerar
03:42
all over the world, in all the
different labs in the world,
different labs in the world,
89
210035
2311
em todo o mundo, em todos
os laboratórios do mundo,
os laboratórios do mundo,
03:44
there's pretty much every tissue you can think of.
90
212346
2936
são praticamente todos os tecidos
em que se pode pensar.
em que se pode pensar.
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 dependerá realmente
03:51
on whether your patient has any underlying disease,
93
219518
2418
de o nosso paciente ter
uma doença subjacente,
uma doença subjacente,
03:53
other conditions, in terms of how
94
221936
3050
de outras condições,
do modo como irão regenerar
os vossos tecidos.
os vossos tecidos.
03:56
you're going to regenerate your tissue,
95
224986
1561
03:58
and you're going to need to think about the materials
96
226547
1985
Temos de pensar nos materiais
04:00
you're going to use really carefully,
97
228532
2054
que usaremos, com muita atenção,
04:02
their biochemistry, their mechanics,
98
230586
1725
na sua bioquímica, na sua mecânica,
04:04
and many other properties as well.
99
232311
3738
e em muitas outras propriedades também.
04:08
Our tissues all have very
different abilities to regenerate,
different abilities to regenerate,
100
236049
3300
Todos os nossos tecidos têm
diferentes capacidades de regenerar.
diferentes capacidades de regenerar.
04:11
and here we see poor Prometheus,
101
239349
1742
Vemos aqui o pobre Prometeu,
04:13
who made a rather tricky career choice
102
241091
3093
que escolheu uma carreira complicada
04:16
and was punished by the Greek gods.
103
244184
2934
e foi castigado pelos deuses gregos.
04:19
He was tied to a rock, and an eagle would come
104
247118
2321
Foi amarrado a uma rocha.
Todos os dias aparecia uma águia
que lhe comia o fígado.
que lhe comia o fígado.
04:21
every day to eat his liver.
105
249439
1603
04:23
But of course his liver would regenerate every day,
106
251042
2267
Mas, claro, o fígado
regenerava todos os dias.
regenerava todos os dias.
04:25
and so day after day he was punished
107
253309
2272
Assim, dia após dia, ele foi castigado
04:27
for eternity by the gods.
108
255581
5797
para a eternidade pelos deuses.
04:33
And liver will regenerate in this very nice way,
109
261378
3880
O fígado regenera deste modo curioso
04:37
but actually if we think of other tissues,
110
265258
1776
mas, se pensarmos noutros 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
basta o menor corte, e acharão mesmo difícil
04:42
really difficult to regenerate your cartilage.
113
270859
2443
regenerar a vossa cartilagem.
04:45
So it's going to be very different from tissue to tissue.
114
273302
3114
Assim, é muito diferente de tecido para tecido.
04:48
Now, bone is somewhere in between,
115
276416
2800
O osso é um caso intermédio,
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
é um dos tecidos que trabalhamos
muito no nosso laboratório.
muito no nosso laboratório.
04:54
And bone is actually quite good at repairing.
117
282116
1984
O osso repara-se muito facilmente.
04:56
It has to be. We've probably all had fractures
118
284100
2013
Tem que ser. Todos tivemos fracturas
04:58
at some point or other.
119
286113
1812
em algum momento.
04:59
And one of the ways that you can think
120
287925
2157
Um modo em que podem pensar
05:02
about repairing your fracture
121
290082
1689
para reparar a vossa fractura
05:03
is this procedure here, called
an iliac crest harvest.
an iliac crest harvest.
122
291771
2827
é este procedimento, designado
colheita da crista ilíaca.
colheita da crista ilíaca.
05:06
And what the surgeon might do
123
294598
1666
O que o cirurgião poderá fazer
05:08
is take some bone from your iliac crest,
124
296264
3195
é retirar algum osso
da vossa crista ilíaca,
da vossa crista ilíaca,
05:11
which is just here,
125
299459
1378
que está mesmo aqui,
05:12
and then transplant that
somewhere else in the body.
somewhere else in the body.
126
300837
2524
e depois transplantá-la
para outro ponto do corpo.
para outro ponto do corpo.
05:15
And it actually works really well,
127
303361
1600
E resulta mesmo bem
05:16
because it's your own bone,
128
304961
1499
porque é o vosso próprio osso,
05:18
and it's well vascularized,
129
306460
1234
e é bastante vascularizado,
05:19
which means it's got a really good blood supply.
130
307694
2369
ou seja, tem um bom
fornecimento de sangue.
fornecimento 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 um limite
para o que podem retirar.
para o que podem retirar.
05:24
and also when you do that operation,
132
312846
2923
Também, quando se faz essa operação,
05:27
your patients might actually have significant pain
133
315769
2539
os nossos pacientes podem ter
dores consideráveis
dores consideráveis
05:30
in that defect site even two
years after the operation.
years after the operation.
134
318308
3241
no local afectado até dois anos
após a operação.
após a operação.
05:33
So what we were thinking is,
135
321549
1886
Então o que pensámos
05:35
there's a tremendous need
for bone repair, of course,
for bone repair, of course,
136
323435
3149
é que há uma grande necessidade
de reparação óssea, claro,
de reparação óssea, claro,
05:38
but this iliac crest-type approach
137
326584
2487
mas esta abordagem da crista ilíaca
05:41
really has a lot of limitations to it,
138
329071
2432
tem realmente várias limitações.
05:43
and could we perhaps recreate
139
331503
2234
Talvez pudéssemos provocar
a regeneração óssea no corpo a pedido
05:45
the generation of bone within the body
140
333737
2169
05:47
on demand and then be able to transplant it
141
335906
3315
e depois poder transplantá-la
05:51
without these very, very painful aftereffects
142
339221
4905
sem estes efeitos secundários
muito, muito dolorosos
muito, muito dolorosos
05:56
that you would have with the iliac crest harvest?
143
344126
3683
que temos com a colheita da crista ilíaca.
05:59
And so this is what we did, and the way we did it
144
347809
2662
Então foi o que fizemos,
e o modo como o fizemos
e o modo como o fizemos
06:02
was by coming back to this typical tissue-engineering approach
145
350471
3338
foi regressar a esta abordagem típica
de engenharia de tecidos
de engenharia de tecidos
06:05
but actually thinking about it rather differently.
146
353809
2387
mas pensada de forma bem diferente.
06:08
And we simplified it a lot,
147
356196
1919
Simplificámo-la bastante,
06:10
so we got rid of a lot of these steps.
148
358115
2051
e livrámo-nos de várias destas etapas.
06:12
We got rid of the need to
harvest cells from the patient,
harvest cells from the patient,
149
360166
2374
Livrámo-nos 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
Livrámo-nos da necessidade
de químicas elaboradas
de químicas elaboradas
06:17
and we got rid of the need
151
365457
1692
e livrámo-nos da necessidade
06:19
to culture these scaffolds in the lab.
152
367149
2828
de cultivar estes esqueletos
no laboratório.
no laboratório.
06:21
And what we really focused on
153
369977
2179
E no que nos focámos realmente
06:24
was our material system and making it quite simple,
154
372156
3749
foi no nosso sistema de materiais
e torná-lo muito simples.
e torná-lo muito simples.
06:27
but because we used it in a really clever way,
155
375905
2325
Mas como o usávamos
de um modo mesmo inteligente,
de um modo mesmo inteligente,
06:30
we were able to generate enormous amounts of bone
156
378230
2647
fomos capazes de criar
uma grande quantidade de osso
uma grande quantidade de osso
06:32
using this approach.
157
380877
1646
usando esta abordagem.
06:34
So we were using the body
158
382523
1753
Então estávamos a usar o corpo como catalisador
06:36
as really the catalyst to help us
159
384276
2120
para nos ajudar a fazer muito osso novo
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 uma abordagem a que chamamos
06:42
the in vivo bioreactor, and we were able to make
162
390522
2811
biorreactor in vivo.
Fomos capazes de fazer
enormes quantidade de osso
enormes quantidade de osso
06:45
enormous amounts of bone using this approach.
163
393333
2486
usando esta abordagem.
06:47
And I'll talk you through this.
164
395819
1239
Vou dizer-vos como foi.
06:49
So what we do is,
165
397058
2480
O que fazemos é isto:
06:51
in humans, we all have a layer of stem cells
166
399538
2343
Todos os humanos têm
células estaminais
células estaminais
06:53
on the outside of our long bones.
167
401881
1888
no exterior dos ossos longos.
06:55
That layer is called the periosteum.
168
403769
1703
Essa camada designa-se periósteo.
06:57
And that layer is actually normally
169
405472
2288
E essa camada é normalmente
06:59
very, very tightly bound to the underlying bone,
170
407760
2649
muito, muito ligada ao osso subjacente
07:02
and it's got stem cells in it.
171
410409
1432
e tem células estaminais.
07:03
Those stem cells are really important
172
411841
1419
Essas células estaminais
são mesmo importantes
são mesmo importantes
07:05
in the embryo when it develops,
173
413260
1809
no embrião, quando se desenvolve,
07:07
and they also sort of wake up if you have a fracture
174
415069
2242
e de certo modo acordam
quando há uma fractura
quando há uma fractura
07:09
to help you with repairing the bone.
175
417311
2861
para ajudar a reparar o osso.
07:12
So we take that periosteum layer
176
420172
2093
Então pegamos na camada do periósteo
07:14
and we developed a way to inject underneath it
177
422265
2990
e desenvolvemos um modo
de injectar um líquido por baixo
de injectar um líquido por baixo
07:17
a liquid that then, within 30 seconds,
178
425255
2816
que, em 30 segundos,
07:20
would turn into quite a rigid gel
179
428071
1745
se torna um gel rígido
07:21
and can actually lift the
periosteum away from the bone.
periosteum away from the bone.
180
429816
3253
que consegue despegar
o periósteo do osso.
o periósteo do osso.
07:25
So it creates, in essence, an artificial cavity
181
433069
3688
Assim, cria uma cavidade artificial
07:28
that is right next to both the bone
182
436757
3547
que está muito próxima do osso
07:32
but also this really rich layer of stem cells.
183
440304
3701
e desta camada rica em células estaminais.
07:36
And we go in through a pinhole incision
184
444005
1612
Fazemos uma incisão muito pequena
07:37
so that no other cells from the body can get in,
185
445617
2953
de modo a que outras células
do corpo não possam passar.
do corpo não possam passar.
07:40
and what happens is that that
artificial in vivo bioreactor cavity
artificial in vivo bioreactor cavity
186
448570
4792
O que sucede é que essa cavidade
artificial do biorreactor in vivo
artificial do biorreactor in vivo
07:45
can then lead to the proliferation of these stem cells,
187
453362
2676
pode levar à proliferação
destas células estaminais
destas células estaminais
07:48
and they can form lots of new tissue,
188
456038
2086
e elas podem formar muito tecido novo.
07:50
and then over time, you can harvest that tissue
189
458124
2318
Depois, ao longo do tempo,
pode colher-se esse tecido
pode colher-se esse tecido
07:52
and use it elsewhere in the body.
190
460442
2948
e usá-lo em qualquer ponto do corpo.
07:55
This is a histology slide
191
463390
2144
Isto é um diapositivo de histologia
07:57
of what we see when we do that,
192
465534
2170
do que vemos nessa operação.
07:59
and essentially what we see
193
467704
2517
Essencialmente o que vemos
08:02
is very large amounts of bone.
194
470221
1634
são grandes quantidades de osso.
08:03
So in this picture, you can see the middle of the leg,
195
471855
2480
Nesta imagem, podem ver
o interior da perna,
o interior 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
a seguir podem ver o osso original,
08:09
and you can see where that original bone finishes,
198
477640
2856
e podem ver onde o osso original termina.
08:12
and just to the left of that is the new bone
199
480496
2511
Mesmo à esquerda está o osso novo
08:15
that's grown within that bioreactor cavity,
200
483007
2037
que cresceu nessa cavidade do biorreactor
08:17
and you can actually make it even larger.
201
485044
2431
e pode tornar-se maior.
08:19
And that demarcation that you can see
202
487475
2627
Essa delimitação que podem ver
08:22
between the original bone and the new bone
203
490102
2351
entre o osso original e o osso novo
08:24
acts as a very slight point of weakness,
204
492453
2013
actua como um ligeiro ponto de fraqueza,
08:26
so actually now the surgeon can come along,
205
494466
2134
de modo que pode vir o cirurgião.
08:28
can harvest away that new bone,
206
496600
2024
fazer a colheita desse osso novo,
08:30
and the periosteum can grow back,
207
498624
2203
e o periósteo pode voltar a crescer,
08:32
so you're left with the leg
208
500827
1869
de modo que a perna volta a ficar
08:34
in the same sort of state
209
502696
1550
no estado em que estaria
08:36
as if you hadn't operated on it in the first place.
210
504246
2002
se nunca tivesse sido operada.
08:38
So it's very, very low in terms of after-pain
211
506248
3849
Assim é muito menos doloroso
08:42
compared to an iliac crest harvest.
212
510097
3855
comparado com a colheita da crista ilíaca.
08:45
And you can grow different amounts of bone
213
513952
2104
Podem criar-se diferentes
quantidades de osso
quantidades de osso
08:48
depending on how much gel you put in there,
214
516056
2019
dependendo de quanto gel
se coloca lá dentro,
se coloca lá dentro,
08:50
so it really is an on demand sort of procedure.
215
518075
3202
por isso é uma espécie
de procedimento a pedido.
de procedimento a pedido.
08:53
Now, at the time that we did this,
216
521277
2202
Quando fizemos isto,
08:55
this received a lot of attention in the press,
217
523479
3337
isto recebeu muita atenção
da imprensa,
da imprensa,
08:58
because it was a really nice way
218
526816
2431
porque era uma forma muito boa
09:01
of generating new bone,
219
529247
1466
de gerar novo osso.
09:02
and we got many, many contacts
220
530713
1995
Tivemos muitos, muitos contactos
09:04
from different people that
were interested in using this.
were interested in using this.
221
532708
2618
de diferentes pessoas
interessadas em usar isto.
interessadas em usar isto.
09:07
And I'm just going to tell you,
222
535326
1789
Vou apenas dizer-vos:
09:09
sometimes those contacts are very strange,
223
537115
2953
por vezes esses contactos
são muito estranhos,
são muito estranhos,
09:12
slightly unexpected,
224
540068
1860
ligeiramente inesperados.
09:13
and the very most interesting,
225
541928
3062
O contacto mais interessante que tive
09:16
let me put it that way, contact that I had,
226
544990
2285
—se assim posso dizê-lo —
09:19
was actually from a team of American footballers
227
547275
3211
foi uma equipa de jogadores
de futebol americano
de futebol americano
09:22
that all wanted to have double-thickness skulls
228
550486
3380
que queriam ter crânios mais espessos
09:25
made on their head.
229
553866
4281
nas suas cabeças.
(Risos)
09:30
And so you do get these kinds of contacts,
230
558156
2724
Há este tipo de contactos
09:32
and of course, being British
231
560880
2617
e, claro, sendo inglesa
09:35
and also growing up in France,
232
563497
1754
e tendo crescido em França,
09:37
I tend to be very blunt,
233
565251
2142
tenho tendência a ser muito brusca,
09:39
and so I had to explain to them very nicely
234
567393
2041
e por isso tive que explicar
de modo simpático
de modo simpático
09:41
that in their particular case,
235
569434
1475
que naquele caso em particular,
09:42
there probably wasn't that much in there
236
570909
2014
provavelmente não havia muito lá dentro
09:44
to protect in the first place.
237
572923
2988
para proteger, para começar.
09:47
(Laughter)
238
575911
1570
(Risos)
09:49
(Applause)
239
577481
1253
(Aplausos)
09:50
So this was our approach,
240
578734
1855
Então esta foi a nossa abordagem,
09:52
and it was simple materials,
241
580589
1644
e com materiais simples,
09:54
but we thought about it carefully.
242
582233
1987
mas pensámos sobre isso cuidadosamente.
09:56
And actually we know that those cells
243
584220
1620
Sabemos que essas células
09:57
in the body, in the embryo, as they develop
244
585840
2138
no corpo, no embrião,
à medida que crescem,
à medida que crescem,
09:59
can form a different kind of tissue, cartilage,
245
587978
3229
podem formar um tipo diferente
de tecido, de cartilagem.
de tecido, de cartilagem.
10:03
and so we developed a gel that was slightly different
246
591207
2555
Desenvolvemos um gel um pouco diferente
10:05
in nature and slightly different chemistry,
247
593762
2419
e com uma química ligeiramente diferente.
10:08
put it in there, and we were able to get
248
596181
2147
Introduzimo-lo e conseguimos obter
10:10
100 percent cartilage instead.
249
598328
2178
100 por cento cartilagem.
10:12
And this approach works really well, I think,
250
600506
2008
Penso que esta abordagem funciona mesmo bem.
10:14
for pre-planned procedures,
251
602514
2482
para procedimentos pré-planeados,
10:16
but it's something you do have to pre-plan.
252
604996
2872
mas é algo que tem que ser pré-planeado.
10:19
So for other kinds of operations,
253
607868
2268
Para outro tipo de operações,
10:22
there's definitely a need for other
254
610136
1697
há a necessidade de outras abordagens
10:23
scaffold-based approaches.
255
611833
2503
baseadas no esqueleto.
10:26
And when you think about designing
256
614336
2369
Quando se pensa em desenhar
10:28
those other scaffolds, actually,
257
616705
1638
esses outros esqueletos,
10:30
you need a really multi-disciplinary team.
258
618343
1971
é necessária uma equipa
multidisciplinar.
multidisciplinar.
10:32
And so our team has chemists,
259
620314
2065
Por isso a nossa equipa
tem químicos,
tem químicos,
10:34
it has cell biologists, surgeons, physicists even,
260
622379
3377
biólogos celulares,
cirurgiões, até físicos.
cirurgiões, até físicos.
10:37
and those people all come together
261
625756
2030
Todas essas pessoas juntam-se
10:39
and we think really hard about
designing the materials.
designing the materials.
262
627786
2411
e pensamos arduamente
em desenhar os materiais.
em desenhar os materiais.
10:42
But we want to make them have enough information
263
630197
2966
Mas queremos que tenham
informação suficiente
informação suficiente
10:45
that we can get the cells to do what we want,
264
633163
2154
para que as células façam
o que nós queremos
o que nós queremos
10:47
but not be so complex as to make it difficult
265
635317
2377
mas não tão complexa
que torne difícil
que torne difícil
10:49
to get to clinic.
266
637694
1743
usar na prática clínica.
10:51
And so one of the things we think about a lot
267
639437
2751
Assim, uma das coisas
em que pensamos muito
em que pensamos muito
10:54
is really trying to understand
268
642188
1795
é tentar mesmo perceber
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
fazemos "zoom", podemos ver,
11:04
even if you don't know anything
about bone structure,
about bone structure,
273
652201
1882
mesmo não sabendo nada
sobre a estrutura do osso,
sobre a estrutura do osso,
11:06
it's beautifully organized,
really beautifully organized.
really beautifully organized.
274
654083
2545
é organizado de uma forma
mesmo maravilhosa.
mesmo maravilhosa.
11:08
We've lots of blood vessels in there.
275
656628
1887
Tem muitos vasos sanguíneos.
11:10
And if we zoom in again, we see that the cells
276
658515
2339
Se fizermos "zoom" de novo,
vemos que
vemos que
as células estão rodeadas de uma matriz 3D
11:12
are actually surrounded by a 3D matrix
277
660854
2972
11:15
of nano-scale fibers, and they give a lot
278
663826
2171
de fibras nanométricas,
e dão muita informação às células.
11:17
of information to the cells.
279
665997
2182
11:20
And if we zoom in again,
280
668179
1614
E se fizermos "zoom" de novo,
11:21
actually in the case of bone, the matrix
281
669793
2201
no caso do osso,
a matriz à volta das células está
maravilhosamente organizada
maravilhosamente organizada
11:23
around the cells is beautifully organized
282
671994
2151
11:26
at the nano scale, and it's a hybrid material
283
674145
2467
à escala nano, e é um material híbrido,
11:28
that's part organic, part inorganic.
284
676612
2584
parte orgânico, parte inorgânico.
11:31
And that's led to a whole field, really,
285
679196
2072
Isso levou a todo um campo
11:33
that has looked at developing materials
286
681268
2391
que se dedicou a desenvolver materiais
11:35
that have this hybrid kind of structure.
287
683659
2748
com este tipo híbrido de estrutura.
11:38
And so I'm showing here just two examples
288
686407
3278
Estou a mostrar aqui
apenas dois exemplos
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
em que fizémos alguns materiais
que têm esse tipo de estrutura
que têm esse tipo de estrutura
11:44
and you can really tailor it.
290
692805
1438
e que podem ser modelados.
11:46
You can see here a very squishy one
291
694243
2064
Podem ver aqui um muito gelatinoso
11:48
and now a material that's also
this hybrid sort of material
this hybrid sort of material
292
696307
4099
e agora um material
também do tipo híbrido
também do tipo híbrido
11:52
but actually has remarkable toughness,
293
700406
1947
mas com uma dureza notável,
11:54
and it's no longer brittle.
294
702369
1460
e que já não é quebradiço.
11:55
And an inorganic material
would normally be really brittle,
would normally be really brittle,
295
703829
2456
Um material inorgânico seria
normalmente muito quebradiço
normalmente muito quebradiço
11:58
and you wouldn't be able to have
296
706285
1440
e não seria possível
11:59
that sort of strength and toughness in it.
297
707725
2188
ter este comprimento e dureza.
12:01
One other thing I want to quickly mention is that
298
709913
2489
Outra coisa que quero
mencionar rapidamente
mencionar rapidamente
é que muitos dos esqueletos que fazemos
são porosos, e têm que o ser,
são porosos, e têm que o ser,
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
12:07
because you want blood vessels to grow in there.
300
715117
2103
porque se quer que cresçam
vasos sanguíneos no interior.
vasos sanguíneos no interior.
12:09
But the pores are actually oftentimes
301
717220
1877
Mas os poros são muitas vezes
12:11
much bigger than the cells,
302
719097
1293
muito maiores do que as células
12:12
and so even though it's 3D,
303
720390
1711
e, mesmo sendo 3D,
12:14
the cell might see it more
as a slightly curved surface,
as a slightly curved surface,
304
722101
3355
a célula poderá vê-lo mais como
uma superfície ligeiramente curva,
uma superfície ligeiramente curva,
12:17
and that's a little bit unnatural.
305
725456
1676
e isso é pouco natural.
12:19
And so one of the things you can think about doing
306
727132
2248
Então algo que se pode pensar fazer
12:21
is actually making scaffolds
with slightly different dimensions
with slightly different dimensions
307
729380
3148
é fazer esqueletos com dimensões
ligeiramente diferentes
ligeiramente diferentes
12:24
that might be able to surround your cells in 3D
308
732528
2793
que poderão rodear as células em 3D
12:27
and give them a little bit more information.
309
735321
2569
e dar-lhes mais alguma informação.
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 em curso
em ambas estas áreas.
em ambas estas áreas.
12:33
Now finally, I just want to talk a little bit about
311
741471
3969
Finalmente, só quero falar um pouco
sobre aplicar estas coisas
a doenças cardíacas
a doenças cardíacas
12:37
applying this sort of thing to cardiovascular disease,
312
745440
2708
12:40
because this is a really big clinical problem.
313
748148
3263
porque 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
12:46
unfortunately, if you have a heart attack,
315
754996
2239
é que, infelizmente,
se tivermos um ataque cardíaco
se tivermos um ataque cardíaco
12:49
then that tissue can start to die,
316
757235
2902
esse tecido pode começar a morrer
12:52
and your outcome may not be very good over time.
317
760137
3751
e o resultado pode não ser
muito bom ao longo do tempo.
muito bom ao longo do tempo.
12:55
And it would be really great, actually,
318
763888
1710
Seria muito bom, na verdade,
12:57
if we could stop that dead tissue
319
765598
1919
se pudéssemos impedir esse tecido morto
12:59
either from dying or help it to regenerate.
320
767517
3985
de morrer ou ajudá-lo a 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 imensos ensaios com células
estaminais por todo o mundo
estaminais por todo o mundo
13:06
and they use many different types of cells,
322
774750
2072
e usam muitos tipos diferentes de células,
13:08
but one common theme that seems to be coming out
323
776822
2352
mas um tópico comum
que parece surgir
que parece surgir
13:11
is that actually, very often, those cells will die
324
779174
2999
é que muitas vezes,
essas células vão morrer
essas células vão morrer
13:14
once you've implanted them.
325
782173
1795
uma vez implantadas.
13:15
And you can either put them into the heart
326
783968
1875
Podem ser colocadas 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 em qualquer caso,
parece que não conseguimos
parece que não conseguimos
13:22
to get quite the right number of cells
329
790225
1867
obter o número certo de células
13:24
getting to the location we want them to
330
792092
2242
no local em que as queremos
13:26
and being able to deliver the sort of beautiful
331
794334
4494
e conseguir proporcionar
o tipo maravilhoso
o tipo maravilhoso
13:30
cell regeneration that we would like to have
332
798828
2740
de regeneração celular
que gostaríamos de ter
que gostaríamos de ter
13:33
to get good clinical outcomes.
333
801568
3417
para ter bons resultados clínicos.
13:36
And so some of the things that we're thinking of,
334
804985
1983
Assim algumas das coisas
em que estamos a pensar
em que estamos a pensar
13:38
and many other people in the field are thinking of,
335
806968
3121
e em que muitas outras pessoas
na área estão a pensar
na área estão a pensar
13:42
are actually developing materials for that.
336
810089
3006
é desenvolver materiais com esse fim.
13:45
But there's a difference here.
337
813095
1619
Mas há aqui uma diferença.
13:46
We still need chemistry, we still need mechanics,
338
814714
2210
Ainda precisamos de químicos, mecânicos,
13:48
we still need really interesting topography,
339
816924
2671
de topografia deveras interessante,
13:51
and we still need really interesting
ways to surround the cells.
ways to surround the cells.
340
819595
2648
e de formas muitos interessantes
de rodear as células.
de rodear as células.
13:54
But now, the cells also
341
822243
2511
Mas também as células
gostariam provavelmente
de um material
de um material
13:56
would probably quite like a material
342
824754
2025
13:58
that's going to be able to be conductive,
343
826779
2018
que pudesse ser condutor,
14:00
because the cells themselves will respond very well
344
828797
4209
porque as células responderão muito bem
14:05
and will actually conduct signals
between themselves.
between themselves.
345
833006
3479
e conduzirão sinais entre si.
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 em sincronia
nestes materiais,
nestes materiais,
14:12
and that's a very, very exciting development
348
840476
2779
e é um desenvolvimento muito excitante
14:15
that's going on.
349
843255
2114
que está a decorrer.
14:17
So just to wrap up, I'd like to actually say that
350
845369
4824
Então para concluir, gostaria de dizer
que poder trabalhar nesta área
14:22
being able to work in this sort of field,
351
850193
2356
14:24
all of us that work in this field
352
852549
1654
— todos nós que trabalhamos nesta área —
14:26
that's not only super-exciting science,
353
854203
2509
não é só ciência super excitante,
14:28
but also has the potential
354
856712
2046
mas tem o potencial
14:30
to impact on patients,
355
858758
1968
de ter impacto nos pacientes,
14:32
however big or small they are,
356
860726
2430
quer sejam grandes ou pequenos,
14:35
is really a great privilege.
357
863156
1553
é realmente um grande privilégio.
14:36
And so for that, I'd like to thank all of you as well.
358
864709
3144
E por isso, gostaria de vos
agradecer a todos também.
agradecer a todos também.
14:39
Thank you.
359
867853
1317
Obrigado.
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