Do material ao dispositivo: como os polímeros estão a redefinir a engenharia de dispositivos médicos

1PIEP, 2COLTEC

Uma das vertentes mais relevantes desta transformação prende-se com o desenvolvimento de novos materiais e soluções sustentáveis para aplicações médicas e têxteis técnicos. Neste domínio, o projeto RECPET assume particular destaque. O RECPET é um projeto em co-promoção (TrimNW, PIEP, CITEVE e Ecoibéria) focado no desenvolvimento de não-tecidos antimicrobianos e sustentáveis destinados a aplicações médicas, nomeadamente batas cirúrgicas e outros equipamentos de proteção individual. O principal objetivo é a valorização de PET reciclado (rPET) pós-consumo, proveniente de fluxos diversificados para além das tradicionais garrafas de água, bem como de desperdícios produtivos, transformando-o em soluções avançadas através de formulação e processamento por extrusão. Ao integrar princípios de economia circular, o projeto procura reduzir o impacte ambiental associado aos materiais têxteis convencionais, sem comprometer os requisitos técnicos exigidos pelo setor da saúde, como conforto, durabilidade e higiene. O PIEP assume um papel central no desenvolvimento técnico do projeto, atuando desde a seleção e caracterização de matérias-primas, até ao desenvolvimento de formulações funcionalizadas à escala pré-industrial que garantam conforto e propriedades antimicrobianas aos não-tecidos. Adicionalmente, o PIEP é responsável pela caraterização térmica e reológica dos materiais desenvolvidos, assegurando que os mesmos possam ser transformados em fibras e, posteriormente, em não-tecidos para aplicações médicas. Esta abordagem integrada reforça a capacidade de valorização de resíduos poliméricos em aplicações de elevado valor acrescentado, contribuindo para a transição do setor médico para modelos mais circulares e sustentáveis.

Também no domínio dos materiais avançados aplicados a substratos flexíveis, o projeto MANTEL (Multifunctional sustAiNable TExtile Laminates) explora novas soluções de revestimento polimérico com potencial para aplicações técnicas exigentes, incluindo o setor da saúde. O projeto centra-se no desenvolvimento de soluções inovadoras de revestimento polimérico funcional para substratos têxteis, com foco particular em biopolímeros e termoplásticos elastoméricos. O objetivo principal prevê a criação de alternativas mais sustentáveis às soluções atualmente utilizadas em setores de elevada exigência técnica e funcional, assegurando simultaneamente processabilidade industrial e alinhamento com princípios de sustentabilidade. A introdução destes novos produtos no mercado, passíveis de serem reciclados, contribui para alterar o paradigma atual e valorizar os resíduos industriais têxteis. Os desenvolvimentos promovem a inovação de materiais mais sustentáveis, validados através da metodologia de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV), cujos resultados suportam melhorias futuras e oportunidades de inovação através da comparação com o processo tradicional de referência na área de revestimentos têxteis. Em colaboração com a Coltec, o PIEP desempenha um papel transversal, desde o desenvolvimento e caracterização de compostos poliméricos até à avaliação do desempenho em escala protótipo e piloto, evidenciando a capacidade de combinar engenharia de polímeros, processamento avançado e validação técnica orientada para a aplicação industrial. Ao nível do desempenho funcional, as soluções desenvolvidas apresentam toque suave e acabamento superficial fosco, características relevantes para aplicações em têxteis técnicos onde conforto e aspeto visual são determinantes. O desempenho hidrostático supera os requisitos mínimos de comercialização. A incorporação de polímeros de base biológica decorreu sem constrangimentos ao nível da processabilidade, mantendo-se a estabilidade térmica e comportamento reológico compatíveis com os equipamentos. Estes resultados evidenciam o potencial dos novos materiais poliméricos para substituir soluções convencionais mais intensivas em recursos, contribuindo simultaneamente para a inovação funcional e para a sustentabilidade dos produtos.

Para além da inovação ao nível dos materiais, os projetos desenvolvidos pelo PIEP exploram igualmente novas abordagens de conceção e fabrico de dispositivos médicos, integrando tecnologias digitais, modelação avançada e personalização do produto. Um exemplo disso é o projeto SereniOxy, um projeto cofinanciado pelo Compete 2030, com um consórcio composto pelo PIEP, Ensoorigins, Plastar e Escola Superior de Enfermagem de Coimbra, liderado pela NM3D Ibérica. O projeto aposta no desenvolvimento de máscaras VNI (Ventilação Não Invasiva) com CPAP (Pressão Positiva Contínua nas Vias Aéreas), adaptadas ao rosto de cada paciente, de modo a aumentar o conforto e a eficácia das terapias respiratórias não invasivas, combatendo taxas de adesão que variam apenas entre 30% e 60% devido ao desconforto das soluções convencionais. A solução tecnológica baseia-se num conceito híbrido onde a estrutura principal é produzida por injeção, enquanto a almofada de contacto é personalizada através de manufatura aditiva a partir de uma digitalização facial via aplicação móvel, utilizando tecnologia LiDAR e visão por computador.

O envolvimento do PIEP é fundamental para a viabilização técnica e científica do dispositivo, focando-se na seleção e caracterização mecânica de polímeros de grau médico, visando uma resistência à fluência e uma vida útil da almofada 30% superior às opções atuais de mercado. O desenvolvimento de produto recorre a modelação avançada e simulações de dinâmica de fluidos computacional (CFD) e análise de elementos finitos (FEA) para otimizar a distribuição de pressões faciais e o fluxo de ar interno, assegurando o máximo desempenho clínico e conforto. Paralelamente, o projeto incorpora princípios de sustentabilidade através da ACV, permitindo identificar oportunidades de redução de impacto ambiental e de otimização do consumo de matérias-primas ao longo do processo produtivo.

Também ao nível dos dispositivos médicos utilizados na prática clínica diária, a engenharia de polímeros permite desenvolver soluções que simplificam procedimentos e aumentam a segurança do doente. O projeto Seringa EasyFlush insere-se neste contexto. Desenvolvida por um consórcio liderado pela Moliporex e que integra o PIEP, a Escola Superior de Enfermagem de Coimbra e a Escola Superior de Enfermagem de Lisboa. O objetivo central é o desenvolvimento de uma seringa de câmara dupla inovadora que permite a administração de fármacos, o flushing e o locking num único dispositivo, simplificando drasticamente a manutenção de cateteres venosos. Esta solução visa aumentar a segurança do doente ao reduzir o número de manipulações do acesso vascular em cerca de 30% a 50%, combatendo complicações comuns como a oclusão do cateter e infeções da corrente sanguínea. Ao contrário das soluções atuais, a SEF permite o carregamento in situ e independente das câmaras, oferecendo aos profissionais de saúde total controlo sobre os volumes e a técnica de administração. A viabilização técnica deste dispositivo assenta em competências avançadas de engenharia de polímeros, focando-se na modelação 3D detalhada e na seleção de materiais biocompatíveis e transparentes de grau médico. O processo de desenvolvimento utiliza simulações computacionais FEA e CFD para prever o comportamento mecânico e otimizar o fluxo de líquidos no interior das câmaras. Estas ferramentas são cruciais para garantir a estanquicidade e a total separação física entre as soluções, evitando contaminações cruzadas. O projeto contempla ainda a otimização do processo de moldação por injeção de alta precisão e a avaliação do desempenho ambiental do produto através da metodologia de ACV, assegurando que a inovação clínica é acompanhada por eficiência industrial e sustentabilidade.

Complementando estas abordagens centradas em dispositivos e materiais, o projeto europeu Sustronics (www.sustronics.eu) explora novas estratégias para a integração de eletrónica em componentes poliméricos, abrindo caminho para dispositivos médicos mais compactos e sustentáveis. O projeto, liderado pela Philips (Países Baixos), visa melhorar a forma como os produtos eletrónicos são concebidos, produzidos, utilizados e recuperados, promovendo abordagens mais sustentáveis ao longo de todo o seu ciclo de vida. O projeto integra dez pilotos, dos quais oito estão diretamente relacionados com a área da saúde. O PIEP lidera o WP1 – Desenvolvimento de Materiais e participa no Piloto 2.1 – Eletrónica embebida para monitorização de eletroencefalografia (EEG), desenvolvido em colaboração com a empresa portuguesa PLUX Biosignals. Neste piloto, o PIEP é responsável pelo desenvolvimento de uma nova geração de sensores para aquisição de sinais de EEG baseada na substituição da tradicional placa de circuito impresso (PCB) pela tecnologia Laser Direct Structuring (LDS). Esta tecnologia permite integrar diretamente os circuitos eletrónicos na superfície de peças poliméricas, possibilitando soluções mais compactas, leves e altamente integradas, características particularmente relevantes no desenvolvimento de dispositivos médicos portáteis e vestíveis. Os resultados iniciais da ACV indicam que o protótipo do sensor desenvolvido com tecnologia LDS apresenta uma redução de cerca de 40% na pegada ambiental do produto quando comparado com a solução atualmente baseada em PCB. Estes resultados evidenciam o potencial da integração de eletrónica em substratos poliméricos como estratégia para reduzir o impacto ambiental dos dispositivos eletrónicos e, simultaneamente, promover soluções médicas mais eficientes e sustentáveis.

Em conjunto, estes projetos demonstram a diversidade de abordagens através das quais os materiais poliméricos contribuem para a inovação no setor da saúde, desde o desenvolvimento de novos materiais sustentáveis e soluções têxteis avançadas até à conceção de dispositivos médicos personalizados e à integração de eletrónica em componentes poliméricos. Esta visão integrada reforça o papel da engenharia de polímeros como elemento chave na evolução dos dispositivos médicos do futuro, conciliando desempenho clínico, eficiência industrial e sustentabilidade ambiental.