Nos dias de hoje, o desenvolvimento do ramo da Engenharia Biomédica e, em particular o da Engenharia de Tecidos, tem evoluído extremamente. Este ramo envolve conhecimentos de diversas áreas, tais como, biologia, engenharia, química e física, utilizando materiais biodegradáveis sintéticos ou naturais, para o desenvolvimento e manipulação de moléculas, células ou tecidos de forma a substituir ou regenerar a forma/função de um tecido danificado de uma pessoa afetada com doenças degenerativas crónicas [1]. De modo a fornecer um ambiente apropriado a esse desenvolvimento e manipulação são geralmente utilizados biorreatores.
Um biorreator permite, através de diferentes tipos de estímulos, desenvolver modelos de estudo e estratégias para o cultivo e a estimulação molecular/celular. Vindo deste modo a melhorar significativamente a sua viabilidade e funcionalidade, oferecendo um maior grau de robustez, consistência, reprodutibilidade e previsibilidade. Assim sendo, os biorreatores possibilitam o controlo e reprodução de fatores específicos, nomeadamente ambientes biologicamente ativos, fornecendo os meios tecnológicos necessários para revelar os mecanismos fundamentais da função celular, melhorando dessa forma, a qualidade e a veracidade de aplicação na engenharia de tecidos [2].
Existem vários tipos de biorreatores disponíveis para o cultivo molecular/celular, que fornecem uma variedade de estímulos biofísicos e bioquímicos às células, tais como, biorreatores de tanque agitado, biorreatores rotativos, dispositivos microfluídicos e sistemas descartáveis com configurações específicas, como os biorreatores Wave ou sistemas pneumáticos (PBS).
O principal objetivo desta dissertação consiste no estudo e desenvolvimento/melhoramento de um novo conceito de biorreatores, magnéticos e magnetoelétricos. Nestes biorreatores serão utilizados ímanes permanentes e/ou eletroímanes para uma estimulação magnética controlada eletronicamente. Este tipo de biorreatores permite converter os estímulos magnéticos em estímulos mecânicos, utilizando materiais magnetostritivos, ou em estímulos elétricos e eletromecânicos com a utilização de materiais magnetoelétricos.
Os biorreatores magnéticos e magnetoelétricos são uma novidade no ramo dos aparelhos da biomedicina. Para o desenvolvimento do protótipo funcional, alguns aspetos relevantes a ter em conta são, a temperatura de funcionamento do equipamento e o controlo preciso sobre o campo magnético, criado para o estimulo celular [2].
Com isto, visa-se a criação de um novo produto, baseado no protótipo já existente, que seja capaz de fornecer estímulos mecânicos, magnéticos e magnetoelétricos aos cultivos celulares, com um maior controlo sobre os estímulos e uma nova forma de controlo da temperatura do sistema.
O desenvolvimento desta dissertação tem como objetivo a conceção teórica e o desenvolvimento de um sistema magnético e magnetoelétrico para cultivo aplicações biomédicas, capaz fornecer as condições necessárias para o cultivo celular e molecular.
Assim, são apresentados os objetivos para a realização desta dissertação:
§ Estudo bibliográfico, com levantamento do estado da arte relativo aos biorreatores já existentes;
§ Estudo e análise de novas formas de estimulo magnético/magnetoelétrico;
§ Realização de simulações computacionais com recurso ao software ANSYS para simulação do campo magnético;
§ Modelação 3D do biorreator
§ Desenvolvimento do hardware para o estimulo magnético/magnetoelétrico
§ Desenvolvimento do controlo para o estimulo magnético/magnetoelétrico;
§ Estudo e implementação de sistemas de refrigeração para o controlo de temperatura do biorreator.