Profissão de bioengenheiro reúne objetividade com metodologia usada no estudo de organismos

Quando se pensa em que projetos são típicos de um engenheiro, os exemplos costumam ser grandes obras, como prédios, redes viárias, pontes e viadutos, ou bens de consumo, como automóveis, computadores e celulares. Pode parecer estranho ao senso comum, mas um engenheiro também atua na produção de remédios, em enxertos para implantes e até na formulação de compostos para estimular o crescimento de árvores. Em outras palavras: além de dar vida ao mundo material, os engenheiros podem elaborar materiais que compõem a vida.

Com a bioengenharia, temas ligados a saúde e ciências biológicas são tratados com tecnologia e processos avançados de raciocínio lógico. "Como o bioengenheiro trabalha na interface entre biologia e engenharia, é requisitado para o desenvolvimento de materiais, como próteses, mas também atua na criação de equipamentos para o tratamento de doenças, como aparelhos de hemodiálise", diz Sérgio Yoshioka, doutor em Ciências e Engenharias de Materiais pela Universidade de São Paulo (USP) e professor da instituição. O potencial da área leva mesmo a hipóteses exuberantes, como a do historiador e filósofo israelense Yuval Harari, autor dos best seller Sapiens e Homo Deus, para quem a capacidade de ação dos bioengenheiros pode alcançar um nível próximo da ação criativa de um deus.

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Medicamentos. A produção de remédios é uma das que mais se apoia no trabalho de bioengenheiros. Na Universidade do Vale do Paraíba (Univap), o mestrado profissional em Bioengenharia trata da nanotecnologia, na qual sofisticados equipamentos proporcionam a manipulação da matéria em escalas atômicas e moleculares, que colaboram com o estudo de novos medicamentos.

"Abordamos a nanotecnologia na área de concentração de sistemas terapêuticos e de reabilitação. O foco da técnica é o desenvolvimento de sistemas de liberação de fármacos, ou seja, o modo como o produto é liberado no organismo. Podem ser, por exemplo, em micro e nanopartículas específicas para encapsular compostos com atividade biológica", explica Andreza Ribeiro Simioni, coordenadora do curso da Univap. "Tais sistemas de liberação proporcionam uma atuação mais precisa no organismo com redução de efeitos colaterais."

Além das pesquisas em sistemas terapêuticos, o mestrado da Univap aplica tecnologias de ponta na área de diagnósticos, usando, por exemplo, a técnica de espectroscopia óptica, que envolve radiações eletromagnéticas como o infravermelho. "Acredito que a bioengenharia ganhará ainda maior importância com o novo normal imposto pela pandemia, principalmente aliada ao desenvolvimento de materiais e ferramentas que visem ao aumento da segurança sanitária, mitigação dos danos causados e melhoria ambiental", diz a coordenadora.

Ecossistemas. Além das ações ligadas à saúde humana, a bioengenharia engloba a manipulação de todos os tipos de biomas. Na pós-graduação em Bioengenharia da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), uma das linhas de pesquisa é a bioengenharia de sistemas ecológicos. O objetivo é capacitar o profissional para que ele saiba planejar, monitorar ou modificar um ecossistema realizando interferências em processos e arranjos estruturais, tais como em comunidades bióticas, organismos, sistemas fisiológicos, celulares e até biomoleculares.

"O bioengenheiro pode desenvolver sistemas sustentáveis, por exemplo, integrando a produção agropecuária ao crescimento de árvores e formação de florestas, como é o caso do sistema silvipastoril", diz Antônio Márcio Rodrigues, coordenador da pós da UFSJ. "Ele pode ainda aplicar modelos matemáticos para otimização desses sistemas, estimando até a lucratividade e a sustentabilidade."

A abordagem apoia-se no princípio de que o funcionamento de cada biossistema é o resultado de interações nos seus sistemas subjacentes. Por isso, trata da restauração de ecossistemas naturais que foram perturbados por atividades locais ou globais. Também pesquisa sistemas produtivos ecologicamente sustentáveis, como agrícolas, florestais e de produção animal, tendo como meta a eficiência nos resultados das ações.

De forma geral, a multiplicidade de campos de atuação da bioengenharia pode estar diretamente relacionada a uma característica essencial da área: a união da rica metodologia científica, com a qual a biologia estuda organismos vivos, com a tradicional racionalidade e busca por produtividade da engenharia.

Entenda o que é

Bioengenharia é a aplicação dos conhecimentos de Biologia e Engenharia para criar produtos úteis e economicamente viáveis. Os estudantes dos cursos de pós-graduação em Bioengenharia normalmente têm formação inicial nas áreas de Ciências da Saúde, Biológicas e Exatas. A maioria dos matriculados nas especializações é de engenheiros, educadores físicos, terapeutas ocupacionais, farmacêuticos, físicos, médicos, biomédicos e químicos.

Tecnologia médica, a partir de modelação matemática

Indústrias, hospitais, laboratórios de tecnologia, centros de pesquisas acadêmicas ou gestão de equipes técnicas. A lista ilustra uma das principais características da bioengenharia: a multiplicidade de campos de atuação para o profissional especializado no tema.

A pós-graduação interunidades em Bioengenharia da Universidade de São Paulo (USP), por exemplo, é composta por três subáreas: tecnologia em saúde, biomecânica e biomateriais. A primeira é voltada a dispositivos, medicamentos, vacinas e outros recursos associados à saúde e à qualidade de vida. "Exemplos nessa área são aplicação de inteligência artificial para auxílio ao diagnóstico de câncer em exames por imagem e desenvolvimento de sistemas de móveis para acompanhamento do tratamento de pacientes com tuberculose", descreve Paulo Mazzoncini, coordenador do curso da USP.

Ferramenta. Na parte biomecânica, o curso abarca a mecânica de sistemas orgânicos. Entre seus procedimentos está a modelação matemática da deformação de materiais biológicos, como os ossos. Tal tipo de modelagem pode apoiar a tomada de decisão em procedimentos na área de cirurgias ortopédicas, entre outros casos.

Já o segmento de biomateriais, mais antigo do programa, desenvolve novos elementos para serem aplicados nas áreas médicas e odontológicas, possibilitando a redução de custos e a melhoria de tratamentos médicos. Um exemplo foi o trabalho da mestranda Daniela Vieira. Em 2018, a profissional elaborou um novo enxerto ósseo, com base em um biomaterial retirado de casulos de bicho-da-seda.

O novo composto possui características químicas e estruturais semelhantes a de ossos trabeculares, encontrados no interior de ossos longos do corpo humano. A estimativa é de que o enxerto desenvolvido por Daniela tenha custo 25% inferior a outros tradicionalmente utilizados.

"A metodologia de desenvolvimento é simples. A ideia foi utilizar a fibroína da seda como uma 'cola'", explica a profissional. "O custo menor se deve ao fato de que a produção utiliza temperatura ambiente. Além de eliminar o preço do equipamento- um forno de altas temperaturas é bem caro -, a gente elimina o gasto da energia empregada por horas para a sinterização da cerâmica."

Trata-se de uma invenção com demanda em potencial, influenciada principalmente pelo envelhecimento da população em diversos países do globo. O aumento da expectativa de vida amplia a necessidade de atendimento a traumas causados por acidentes ou problemas inerentes à degeneração do corpo. No momento, o biomaterial está em processo de estudo com células ósseas e em pequenos animais. A previsão é de que esteja disponível em 2022.