Tecnologia em favor da Vida!

A Startup TRON, possui com um dos principais pilares, o uso da tecnologia para promover impactos sociais e melhorias em favor da vida. Durante a pandemia, todo o mundo passou por dificuldades e como uma empresa protagonista e disruptiva em tecnologia aplicada, não poderíamos deixar de dar nossa contribuição para mundo.

Com esse dever, a passamos a desenvolver tecnologias que naquele momento salvaria muitas vidas, foi o caso da criação de máscaras respiratórias faciais impressas por manufatura aditiva, impressão 3D, que durante a pandemia passou de um projeto educativo para uma entrega real, com a distribuição de mais de 3.000 unidades diretamentes pela TRON e a disponibilização gratuita do arquivo para impressão no site da TRON, por meio do modelo de OPEN INOVATION. Estas 3.000 máscaras distribuídas pela TRON foram capazes de substituir quase meio milhão de máscaras N95, já que a máscara DelfiTRON, teve como foco do projeto ser reutilizável, com substituição apenas da unidade filtrante, desenvolvida a partir de um disco de algodão facilmente encontrado em farmácias, uma vez que houve desabastecimento nacional de máscaras e outros materiais filtrantes. Veja aqui o artigo de referência.

A DelfiTRON foi distribuída em mais de oito países e estimamos que cerca de 30.000 máscaras foram fabricadas e que nos leva uma estimativa de 5.4 milhões de máscaras N95 substituídas. Quantas pessoas ajudamos a proteger com o desenvolvimento e distribuição de nossa tecnologia. 

Equipamentos de Proteção Individual e Pandemia do COVID-19

O uso de Equipamentos de Proteção Individual (EPIs) está regulamentado pelo Art. 166, da Lei 6.514 de 22/12/77. As máscaras estão na categoria de EPIs, mais especificamente como Equipamentos de Proteção Respiratória (EPR). Utilizadas por profissionais da Saúde, consistem em aparato imprescindível para prevenir doenças infecciosas como a tuberculose, o sarampo, a varicela, a gripe aviária, além de outras doenças causadas por agentes biológicos, a exemplo do coronavírus, cuja principal forma de transmissão é a via aérea.

As doenças supracitadas constituem um problema de saúde pública mundial e, por isso, exigem a adoção de medidas de controle de ordem geral e individual. O uso de EPR constitui uma prática padrão e se baseia na ideia de se criar uma barreira física próxima à boca e, assim, evitar a disseminação das partículas virais por pessoas infectadas, protegendo a população saudável. Portanto, em época de pandemia, o uso de máscaras pelos trabalhadores da saúde e por pessoas infectadas deve ser amplamente incentivado, buscando, assim, mitigar a transmissão comunitária e a disseminação do agente biológico em questão.

O atual panorama epidemiológico é preocupante, o que sugere protocolos acerca da precaução à disseminação do vírus SARS-CoV-2. De acordo com os profissionais de saúde, deve-se redobrar a atenção à detecção de possíveis casos suspeitos durante, ou antes, da triagem e registro dos pacientes, procedendo com a oferta de máscaras cirúrgicas a sintomáticos respiratórios.

A partir do atendimento, deverá ser esclarecida ao paciente a hipótese diagnóstica inicial, considerando as definições de caso previamente apresentadas para a Covid-19 e possíveis sinais de gravidade. O mercado não consegue suprir tal demanda de maneira efetiva, visto que a indústria brasileira ainda não apresenta alternativas que contemplem tamanha demanda, portanto surge a necessidade de buscar soluções emergenciais.

A sociedade brasileira de pediatria é enfática no periódico ao orientar o uso de máscaras dos tipos N95, FFP2 ou equivalente em caso de contato com pacientes que apresentem suspeita de contaminação e também  preconiza o uso quando afirma que “utilizar máscara com eficácia mínima na filtração de 95% de partículas de até 0,3µ (tipo N95, N99, N100, PFF2 ou PFF3), sempre que realizar procedimentos geradores de aerossóis como, por exemplo, intubação ou aspiração traqueal, ventilação não invasiva, ressuscitação cardiopulmonar, ventilação manual antes da intubação, indução de escarro, coletas de amostras nasotraqueais e broncoscopias.

TRON, cultura tecnológica que transforma

A TRON Ensino de Robótica Educativa tem como principal valor mediar o uso de tecnologia no ambiente escolar, se valendo da Robótica Educativa como linguagem. Para isso, desenvolveu o método TRON que trabalha de forma alinhada com a legislação vigente e tem como um dos resultados imediatos inspirar, nas novas gerações, a capacidade de modificar diretamente suas realidades com aplicações tecnológicas locais.

É chegada a hora de iniciarmos um movimento educativo para futuro no qual  as pessoas possam atuar diretamente, tornando-se protagonistas da aprendizagem, abandonando o velho paradigma do aprendizado demasiadamente teórico. O verdadeiro movimento Maker deve emergir de um ambiente educativo organizado, onde as crianças e jovens, empoderados de conhecimentos, sejam capazes de desenvolver a crítica, fazer sugestões e promover melhorias com ações criativas.

O mundo passa por uma prova e o que está em jogo não são apenas os efeitos diretos de uma epidemia, mas também o modo de vida de toda uma sociedade, A proposta é, portanto, compartilhar recursos e experiências para que possamos atravessar isso juntos. É de fundamental importância ensinar nossas crianças por meio de exemplos. Com tal proposta, a  TRON trabalha incessantemente para dar sua parcela de contribuição, levando em consideração o que ensinamos: processo colaborativo com responsabilidade e desenvolvimento de uma cultura tecnológica que funcione em benefício da humanidade. 

Desde o agravo da pandemia do novo Coronavírus (SARS-CoV-2), a equipe da TRON trabalha incessantemente para adotar medidas que minimizem os efeitos nocivos que o cenário atual pode trazer para a educação. Desse modo, foi lançando uma plataforma de Ensino a Distância (EAD) para dar apoio às escolas do País. Outra contribuição direta para minimizar problemas emergentes que prejudicam o processo de controle da Epidemia foi o desenvolvimento de equipamento de proteção individual (EPI) com eficiência de filtração mínima de 95%, de suma importância e que está em falta no mercado, principalmente para os agentes de saúde. Assim, a TRON lançou a máscara de proteção respiratória, Delfi-Tron, disponível em dois modelos, o modelo 3D, desenvolvido a partir de impressoras 3D amadoras, de baixo custo e fácil acesso, projeto open-source para download nos tamanhos pequeno (P), médio (M) e grande (G), além do modelo industrial, uma evolução do modelo inicial, pois possuí fabricação industrial a base de polipropileno (PP) e elastômero com elástico de silicone, disponível para venda pela TRON.

Delfi-Tron 3D

O modelo Delfi-Tron 3D é um EPI apresentado pela TRON como produto de um estudo minucioso das características de diversas máscaras já existentes no mercado. Para o seu desenvolvimento levou-se em consideração aspectos como ergonomia, praticidade no uso de diferentes filtros e a possibilidade de usos sucessivos do material. Tendo sido escolhido pela TRON a unidade filtrante disco de algodão de 58 mm de diâmetro.

Todo o princípio de criação da máscara visou facilitar a produção, uma vez que existem milhares de impressoras 3D em laboratórios de escolas, neste momento paradas. O projeto disponível open-source pode ser baixado e ainda melhorado por pessoas do mundo inteiro, criando, assim, versões para diferentes tipos de aplicação. A produção é de baixo custo, estima-se que uma máscara custe entre R$ 5,00 a R$ 15,00 dependo da escala de produção. Uma impressora amadora (R$ 1.400,00 a R$ 3.500) é capaz de produzir 5 máscaras a cada 24 horas.

No processo de fabricação uma gama de materiais pode ser utilizada, variando-se as propriedades de rigidez, porosidade e flexibilidade. O protótipo foi desenvolvido para ser reutilizável e totalmente higienizado com álcool em gel ou solução de água sanitária convencional. Muitos materiais podem ser utilizados como filtros e outros tantos podem ser testados livremente.

PLA, o material escolhido para a Delfi-Tron 3D

Após diversos testes e ensaios o polímero de ácido polilático (PLA) foi escolhido como material para desenvolver da máscara Delfi-Tron 3D. O PLA é um polímero hidrofóbico que pertence à classe de biomateriais comumente referidos como poli-α-hidroxiácidos, poli-α-ésteres ou poliésteres alifáticos. É sintetizado a partir do ácido lático (LA; ácido 2-hidroxipropanóico), um monômero solúvel em água que exibe duas formas enantioméricas, a saber: L - (+) - LA e D - (-) – LA (Spinelli et al., 2018), como mostra a Figura 1.

 

Figura 1. Formas enantioméricas de ácido lático

O PLA pode ser produzido a partir de isômeros L-lácticos e D-lácticos puros, o que leva a homopolímeros de ácido poli-L-láctico (PLLA) e ácido poli-D-láctico (PDLA), respectivamente; se for empregada uma mistura racêmica de monômeros L e D, é obtido o copolímero poli-D, L-ácido lático (PDLLA). A estereoquímica tem um impacto relevante nas propriedades do material: o PLLA é um polímero semi-cristalino, enquanto o PDLLA é um polímero amorfo sem ponto de fusão. Além disso, a taxa de degradação do PLLA é significativamente mais lenta que o PDLLA, devido à presença de regiões cristalinas (Fukushima et al., 2005).

O PLA é classificado como poliéster alifático por causa das ligações éster que conectam as unidades de monômero, mescla várias propriedades interessantes que o tornam um candidato ideal para aplicações biomédicas. No campo biomédico, graças à sua combinação de peculiaridades atraentes: biocompatibilidade, degradação hidrolítica e tecnologias de processamento bem estabelecidas (Athanasiou et al., 1996). Estas características o elegem para o desenvolvimento de produtos para diferentes aplicações, como parafusos de fixação óssea, fios de sutura bioabsorvíveis e revestimento de “stent” (Tyler et al., 2016).

Sendo considerado um “bioplástico”, pois se degrada naturalmente através do mecanismo de hidrólise: as moléculas de água quebram as ligações ésteres que constituem a espinha dorsal do polímero. A cinética de degradação e as propriedades mecânicas podem ser adaptadas ajustando adequadamente as propriedades do polímero (como composição ou peso molecular), levando assim ao desenvolvimento de dispositivos otimizados para cada aplicação específica. Além disso, o PLA pode ser processado com tecnologias padrão e estabelecidas, como moldagem por injeção, extrusão, etc.

As vantagens referem-se a obtenção a  a partir de fontes renováveis (milho, trigo, arroz), sendo considerado um material “ecofriendly”, biodegradável, reciclável e compostável (Monika et al., 2018) requerendo 25-55% menos energia para produção que polímeros derivados de petróleo, outra característica importante é a biocompatibilidade, em que seu principal produto de degradação (ácido lático) é não tóxico e metabolizável pelo nosso organismo (Ramot et al., 2016). No quesito industrial possui melhor processabilidade térmica que outros biopolímeros, podendo ser processado por moldagem por injeção, moldagem por insuflação de ar, extrusão de filmes e formação de filmes, termoformação, formação de fibras/fios (fiber spinning) (Afsana et al., 2018, Li et al., 2018).

Por outro lado, as desvantagens são referentes lenta taxa de degradação natural por hidrólise, apesar de biodegradável, pois esta taxa depende da cristalinidade do polímero e seu peso molecular. Isso pode favorecer como material utilizado para as máscaras propostas, nesse trabalho. Quando utilizado isolado possui alta dureza, tornando-o quebradiço. Apresenta deformação menor de 10% até o momento da quebra, sendo limitante para aplicações que necessitem deformação plástica em alto nível de tensão/stress, lenta taxa de degradação natural por hidrólise, sendo um material hidrofóbico com baixa afinidade celular e quimicamente inerte.

 

Figura 2. Imagem da máscia facial Delfi-Tron 3D

Características da Delfi-Tron 3D

Delfi-Tron Industrial

O modelo Delfi-Tron Industrial é um EPI apresentado pela TRON como produto que acopla perfeitamente à semiface do usuário e abriga em seu interior um filtro de algodão, de 58 mm de diâmetro. A composição baseia-se em polipropileno (PP) e elastômero recorrentes no desenvolvimento de dispositivos médicos/cirúrgicos.

O polipropileno é uma resina termoplástica poliolefínica apresenta características de excelente processabilidade, baixa densidade, elevada resistência química, e não apresenta higroscopicidade. Dentre os materiais cirúrgicos que demandam flexibilidade, o PP é usado na produção de redes cirúrgicas para serem implantadas no corpo humano como suporte mecânico e reparo de tecidos macios.

O elastômero polímero empregado para o desenvolvimento das máscaras é denominado Elastômero e possui a função de promover elasticidade ao respirador filtrante para partículas, esse material apresenta propriedades similares às borrachas, criando uma estrutura de rede fisicamente reticulada, que promove flexibilidade e adaptação à face do usuário.

 

Figura 3. Imagem da máscia facial Delfi-Tron Industrial

O filtro da Delfi-Tron (para os 2 modelos, 3D e Industrial)

Diversos filtros foram estudados para o desenvolvimento da máscara Delfi-Tron, todos baseados em materiais comercialmente acessíveis, baixo custo, renovável e de fácil aquisição pelos hospitais, profissionais de saúde e pacientes. Dentre os filtros estudados incluem-se o papel de filtro qualitativo, disco de algodão, filtro de café, tecidos, bem o uso desses materiais em camadas. Testes de retenção de partículas, saturação do filtro, penetração de aerossol (NaCl 0,9%), microscopia óptica, retenção de nanopartículas e filtração de carga bacteriana foram realizados para definir o disco de algodão de 58 mm como filtro ideal para a máscara respiratória reutilizável. Os testes foram baseados nas normas da NBR 13698/11 e outros testes de fluxos.

O filtro de algodão apresentou 96% de retenção de solução de cloreto de sódio, sendo esta uma alta porcentagem de proteção. Sendo mais vantajoso comparado à máscara cirúrgica N95. Tal disco de algodão é composto de celulose, popularmente conhecida como algodão. As matérias-primas, bem como o produto apresentado nesse projeto, são biodegradáveis, recicláveis, eco-friendly, de fácil acesso e abundantes no mercado.

Com estes testes a máscara reutilizável passa a ser aprovada para utilização em ambiente hospitalar, mediante liberação temporária da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), para uso em combate à pandemia da covid-19, como alternativa ao uso da máscara N95.
Higienização e Troca do filtro (para os 2 modelos, 3D e Industrial)
A higienização das máscaras Delfi-TRON é uma atividade essencial não só ao bem-estar dos profissionais da saúde, como também contribui de forma relevante com a prevenção e controle de infecção de forma simples. Álcool líquido 70% borrifado e/ ou água e sabão (ambiente não contaminado); e solução de água sanitária a 1% (ambiente hospitalar).

O filtro mecânico a ser utilizado nas máscaras Delfi-TRON deve ser trocado sempre que o usuário perceber um aumento na dificuldade de respiração (devido a saturação), se houver danos físicos ao filtro e quando não estiver mais em condições adequadas de higiene, não devendo passar de um período de 6 a 8 horas consecutivas.

Equipe Técnica

• Realização: TRON Ensino de Robótica Educativa;
• Coordenação Geral: Dr. Gildário Dias Lima – UFDPar/TRON;
• Desenho Técnico - Filipe Gomes Soares – TRON;
• Auxiliar de desenho técnico - Gustavo Luis dos santos Silva – IFPI;
• Consultoria em Biotecnologia - Drª Alyne Rodrigues de Araujo – UFDPar;
• Impressão 3D - João Henrrique e Adriano Alves – TRON;
• Propriedades e materiais: Marcelo Mesquita;
• Materiais, orçamentos e compras: Edisaac Souza Saraiva - TRON;
• Pesquisadores
• Dra. Juliana Cordeiro Cardoso - Farmacêutica, Universidade Tiradentes e Instituto de Tecnologia e Pesquisa;
• Dr. Lívio Cesar Cunha Nunes - Farmacêutico, Universidade Federal do Piauí;
• Dra. Patricia Severino - Farmacêutica, Universidade Tiradentes.
• Dra. Karla Costa Bezerra Fontenele Oliveira - Dra em Biotecnologia, Business Partner StartSe.
• Dra. Maria das Graças Freire Medeiros Carvalho - Farmacêutica, Universidade Federal do Piauí.
• Apoiadores no exterior
• Antonello Santini - Universidade de Napoles.
• Elena Sanchez-Lopez - Universidade de Barcelona.
• Maria Luisa Garcia - Universidade de Barcelona.
• Marta Espina - Universidade de Barcelona.
• Beatriz Clares Naveros - Universidade de Granada.
• Alessandro Jäger - Czech Academy of Sciences.
• Eliézer Jäguer - Czech Academy of Sciences.
• Eliana Souto - Universidade de Coimbra/ Universidade do Minho.
• Su Ryon Shin - BWH, Harvard Medical School.

Parceiros

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Instituições brasileiros

Instituições estrangeiras

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Estados Unidos

 

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República Tcheca

 

Empresas

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