Próteses para animais feridos estão se tornando cada vez mais possíveis e acessíveis graças à impressão 3D. Historicamente, dispositivos artificiais para a vida selvagem eram caros e demorava para serem produzidos. A impressão 3D está mudando este cálculo por tornar mais fácil a projeção e construção de próteses com ajuste melhor.

Uma equipe de cuidadores dedicados com visão, criatividade e persistência é muitas vezes o fio condutor que é a chave para ajudar animais feridos.

Enquanto a impressão 3D de próteses de animais permite várias iterações que ajudam a melhorar o dispositivo para que o animal possa atuar mais normalmente, o tamanho e os materiais podem limitar seu uso.

Hoje, o uso de impressoras 3D para auxiliar animais está se expandindo além das próteses, com máscaras de anestesia veterinária para pequenos primatas e outros usos experimentais que estão sendo testados.

Quando os cuidadores do parque de pássaros Weltvogelpark Walsrode, na Alemanha, voltaram ao aviário uma manhã, eles se entristeceram ao descobrir que um pássaro secretário que eles chamavam de Söckchen, ou “Pequena Meia”, havia quebrado a perna dentro de seu recinto. Eles adivinharam que algo deve tê-la assustado e a fez pular, causando uma fratura severa.

Os pássaros secretários (Sagittarius serpentarius) precisam de suas pernas. Encontrados nas savanas da África, eles são pássaros grandes, principalmente terrestres; suas pernas fortes e robustas são vitais não apenas para caminhar, mas também para capturar cobras e outras presas. Frequentemente, eles caçam pisoteando o solo para expulsar os animais, os fazem correr e atacam com o bico ou os pés para atordoá-los ou matá-los. Na selva, a perda de uma perna seria uma sentença de morte. E, no cativeiro, é uma grave debilitação. Com a perna decepada, Söckchen ficou deprimida, não comia bem e raramente andava.

Para ajudá-la, os cuidadores de pássaros tiveram uma ideia: uma perna protética feita em impressora 3D.

A impressão tridimensional revolucionou o uso de próteses para ajudar animais feridos. No passado, dispositivos artificiais adaptados à vida selvagem eram extremamente caros e demorados para serem produzidos. Por exemplo, construir uma nadadeira protética da cauda para um golfinho chamado Fuji no Japão em 2003 supostamente custou 100 mil dólares, e projetar uma perna para outro golfinho, Winter, na Flórida, em 2007, exigiu 18 meses.

Por outro lado, a impressão 3D pode ser menos cara e demorada. Como o design é feito em um computador, a personalização e a replicação de até mesmo as menores complexidades de um bico, cauda ou outra parte de animal são facilitadas. A personalização detalhada não só ajuda o animal a usar o design artificial como fosse um membro natural do corpo, mas também ajuda com o conforto e a aceitação.

Para ajudar Söckchen, os tratadores de pássaros em Weltvogelpark contataram Lars Thalmann, um engenheiro mecânico e voluntário da e-NABLE, uma comunidade global online de voluntários que usam suas habilidades com impressoras 3D para fazer dispositivos protéticos gratuitos e de baixo custo para pessoas necessitadas.

Thalmannn se lembra do momento em que chegou pela primeira vez para tirar medidas da perna de Söckchen; alguns dos guardiões choraram de felicidade porque isso significava que ela tinha uma chance de ter uma vida normal.

“Söckchen é na verdade um pássaro muito bom e gentil”, diz Thalmann. “Se ela gosta de você, ela tenta mancar até você, mesmo com os 80 milímetros faltando em uma perna. Assim que ela te alcança, ela se senta ao lado da sua perna, um pouco exausta, e se encosta em você, como se ela quisesse dizer, ‘Ooh eu finalmente consegui chegar até aqui, eu senti sua falta.’”

Embora a técnica 3D ainda enfrente restrições de tamanho e materiais, ela é ideal para muitas aplicações – como a perna de Söckchen. De fato, seu exemplo é apenas um em um número cada vez maior de histórias de sucesso em que resgatadores de animais utilizam a impressão 3D para gerar próteses, dando aos animais feridos um novo sopro de vida.

Bela e seu bico

Em junho de 2008, uma águia-careca (Haliaeetus leucocephalus) chamada Bela se tornou a primeira ave conhecida a receber um bico impresso em 3D. Mas aquela prótese experimental estava sendo aguardada há tempos.

A águia adulta havia sido resgatada vários anos antes, perto de um aterro sanitário em Dutch Harbor, no Alasca. Apesar da abundante comida disponível, ela estava emaciada. A maior parte de seu bico superior estava faltando, provavelmente atirado por caçadores furtivos. Normalmente, as águias usam seus bicos curvos afiados para arrancar pedaços de carne de presas. Os reabilitadores de raptores de Anchorage cuidaram dela, primeiro alimentando-a com uma dieta líquida por meio de um tubo e, posteriormente, com alimentos sólidos com uma pinça. Mas sua deficiência era grave. A bala havia entrado na base de sua cavidade nasal, deixando seus seios nasais expostos.

Em 2007, a bióloga raptora Janie Veltkamp transferiu Beauty do Alasca para o Birds of Prey Northwest, seu centro de resgate em Idaho, onde ela montou uma equipe que incluía engenheiros mecânicos, dentistas e veterinários. Juntos, eles projetaram, construíram e equiparam Beauty com um bico protético.

“Meu primeiro diploma foi em enfermagem”, explica Veltkamp. “Colocamos próteses em pessoas. Por que não experimentar em uma águia careca?”

O trabalho exigia delicadeza meticulosa. O primeiro passo: tirar radiografias do crânio de Bela e do bico remanescente. Em seguida, a equipe fez uma impressão do que restou do bico da águia em um procedimento semelhante à criação de uma impressão dentária para o encaixe de uma coroa. Usando essas medições do que Beauty havia perdido, junto com dados comparativos do crânio de uma águia fêmea ilesa, os engenheiros criaram um protótipo, imprimiram em 3D e testaram em Beauty. Fazendo os ajustes, eles repetiram o processo até que, finalmente, obtiveram um dispositivo bem ajustado.

Não foi fácil, Veltkamp disse. “As balas deixam bordas muito irregulares, então o dano de um lado [do bico de Bela] foi maior do que o dano do outro lado.”

A compaixão também foi exigida, pois cada passo tinha que ser realizado enquanto a águia estava acordada, Veltkamp explica. A anatomia de águias proibiu o uso de anestesia. A traqueia de um humano está localizada atrás da língua. Em contrapartida, as vias aéreas de uma águia estão no meio de sua língua. Isso significava que a equipe tinha que garantir que o design e o ajuste do bico protético levassem em consideração o movimento da língua de Bela. Isso também significava que a equipe não poderia intubar Beauty e colocá-la em um ventilador mecânico durante a cirurgia.

Após cerca de 18 meses de tentativas, eles tinham a prótese perfeita e a fixaram usando técnicas odontológicas. Em suma, Veltkamp diz, “foi colado e aparafusado no lugar”.

A águia aceitou o bico imediatamente.

Infelizmente, o sucesso durou pouco. Depois de diversos meses, o bico de Bela cresceu um pouco. Embora tenha crescido menos de 1,5 milímetros, isso foi o suficiente para deslocar o bico protético.

Desde então, ela aprendeu a se adaptar à lesão e não há planos atuais para projetar e fazer um novo bico 3D.

Por enquanto, Veltkamp compartilha a inspiradora história de sobrevivência de Beauty em livros e em visitas virtuais, onde ela ensina as pessoas sobre as principais causas da morte de águias – caça furtiva e envenenamento por chumbo proveniente de balas de chumbo – e explica como as águias são vitais para a ecologia.

Veltkamp é filosófica em relação ao experimento 3D da equipe: “Como você anexa algo quando a base está constantemente mudando?” ela pergunta. “A questão ética é quantas vezes você a submete às radiografias, aos moldes, aos encaixes, para algo que é um conserto temporário?”

Mas, ela acrescenta, “talvez a tecnologia se atualizará”.

Mais e melhores bicos

Apesar de Beauty ter usado seu bico protético por apenas alguns meses, isso forneceu um exemplo do que poderia ser feito com essa nova tecnologia – e outras vieram.

Um exemplo é Tieta, um tucano-de-bico-vermelho (Ramphastos vitellinus) encontrado em um mercado ilegal de animais selvagens em 2015. Quando as autoridades brasileiras resgataram Tieta, ela estava desnutrida e metade de seu bico superior estava faltando. Os tucanos precisam de seus bicos para comer, usando-os para colher alimentos de árvores e usando suas bordas serrilhadas para descascar frutas. Por isso, cuidadores do Instituto Vida Livre, ONG de resgate de animais do Rio de Janeiro, montaram uma equipe para fazer uma prótese de bico impressa em 3D.

Não só Tieta ganhou seu novo bico em 2015, mas também dois outros tucanos ganharam bicos no mesmo ano: Zeca, no Brasil, e Grécia, na Costa Rica.

Zeca, um tucano-de-bico-verde (Ramphastos dicolorus), bateu em uma janela e quebrou o bico. No início, equipes de resgate em São Paulo tentaram substituí-lo transplantando o bico de um tucano falecido – um conserto que logo se desfez. Em seguida, uma equipe liderada pelo veterinário Roberto Fecchio tentou imprimir uma prótese. Usando medições detalhadas tiradas de fotos e digitalizações, eles criaram um modelo 3D para replicar o bico que faltava.

Na mesma época, na Costa Rica, Grécia também recebeu um bico impresso em 3D. O bico vermelho e amarelo superior do tucano com mandíbula castanha (Ramphastos ambiguus) foi mutilado por uma gangue de jovens. Os relatos da mídia sobre o incidente desencadearam uma tempestade de indignação e apelos para novas leis de proteção. O resultado não foi apenas uma nova legislação contra a crueldade em relação aos animais, mas também ofertas de ajuda de empresas de impressão 3D locais. Mas essa ajuda teve que esperar até que as feridas abertas de Grecia cicatrizassem, tornando as medições, exames e ajustes possíveis.

Enquanto Grecia se recuperava, a equipe começou sua pesquisa no Rescate Wildlife Rescue Center, onde engenheiros, designers, dentistas e ornitólogos criaram um projeto viável, atendendo a todas as necessidades críticas da ave.

O bico de um tucano serve a vários propósitos: comer, vocalizar, alisar e até mesmo regular a temperatura corporal. Replicar esses recursos intrincados de funcionamento foi um desafio, exigindo que a equipe estudasse os bicos à medida que eram usados ​​pelos tucanos.

O projeto era ainda mais complicado porque a prótese precisava ter partes fixas e móveis, para que as seções pudessem ser limpas e substituídas conforme a Grécia crescia. A equipe também preferiu um projeto que não precisasse ser fixado com adesivo químico, para evitar qualquer comprometimento na estrutura.

Finalmente, no verão de 2016, Grecia ganhou seu novo bico. Embora o tucano tenha aceitado rapidamente, não foi uma panaceia. De vez em quando, conforme indicado em um post no Facebook de maio de 2020, Grecia precisa de uma pausa para descansar o tecido onde o bico se fixa.

Os tucanos não são os únicos pássaros que receberam bicos impressos em 3D. No Dalian Forest Zoo da China, em agosto de 2015, um pelicano branco (Pelecanus onocrotalus) que perdeu o bico em uma batalha de cortejo se tornou o primeiro animal na Ásia a ser salvo por impressão 3D. Segundo relatos, uma equipe de resgate tentou primeiro consertar o bico usando uma placa de papel alumínio. Mas isso não durou, então a equipe do zoológico fez um molde do bico ferido e os técnicos usaram isso para projetar uma prótese. Depois de imprimir vários protótipos, eles usaram o quinto e o fixaram cirurgicamente com parafusos.

Pés protéticos de pássaro e muito mais

Bicos não são as únicas peças ausentes de animais sendo replicadas e substituídas por meio de impressão 3D. Um exemplo: Bagpipes, um pequeno pinguim azul (Eudyptula minor) que se enroscou em uma linha de pesca. Sua lesão foi tão grave que os socorristas do Centro Antártico Internacional da Nova Zelândia foram forçados a amputar seu pé.

Durante anos, Bagpipes mancou, causando feridas em seu coto. A lesão também estressou outras partes do corpo, como o bico e as nadadeiras, que ele usava para sair da piscina do zoológico.

Seus tratadores tentaram dar-lhe apoio enrolando espuma em torno de seu coto para criar uma bota improvisada. Embora isso ajudasse, a bota não parava no lugar. Finalmente, em junho de 2016, a Gaita de Foles recebeu uma prótese 3D feita por Don Clucas, professor sênior da Universidade de Canterbury. Tal como acontece com outras próteses de vida selvagem, foi criada por meio de um processo de tentativa e erro. Os protótipos iniciais eram feitos de plástico rígido e escorregadio, então Clucas adicionou borracha ao design impresso em 3D, que oferecia melhor flexibilidade e aderência.

Da mesma forma, a perna protética confeccionada para o pássaro secretário Söckchen envolveu várias iterações e ajustes. Usando fotos tiradas por tratadores de pássaros, Thalmann fez um esboço de um projeto potencial e, em seguida, foi ao parque de pássaros para encontrar Söckchen e fazer as medições.

“Foram necessárias três pessoas”, lembra Thalmann. Enquanto ele media com seu compasso de calibre industrial, um assistente segurava e acalmava Söckchen, enquanto um terceiro anotava as medidas. “[Söckchen] estava curioso”, lembra Thalmann. Ela “não era agressiva, porque não doía”.

A primeira iteração da prótese de Söckchen imitou a perna o mais próximo possível da original e até mesmo incluiu um pé móvel. Contudo, como ela foi feita para ser durável e para lidar com o estresse da pisada do pássaro, ela acabou sendo muito pesada e Söckchen não conseguia manter o equilíbrio. Thalmann criou uma segunda versão, mais leve, sem garras – o que o engenheiro chama de “versão esportiva”, que oferecia um ajuste melhor.

Depois que ela teve a nova perna, a mudança no comportamento de Söckchen foi dramática. “Depois que ela colocou a prótese e a experimentou, ela ficou entusiasmada, com uma alimentação saudável e [consumindo] tanto quanto antes do acidente”, diz Thalmann. “O tratador de pássaros me disse, é como se ela finalmente percebesse que ‘há uma nova centelha de alegria em minha vida’. E, sim, às vezes, ela fica tão feliz que tenta ultrapassar seus tratadores de pássaros.”

Limitações e inovações

Apesar de mais de uma década de experiência acumulada com impressoras 3D, a prática de resgate de animais ainda é experimental e permanece amplamente dependente dos esforços e entusiasmo de cuidadores e técnicos individuais. O processo de adaptação ainda é lento e, por enquanto, os dispositivos são limitados tanto pelo tamanho das máquinas de impressão 3D quanto pelos materiais disponíveis. Portanto, as próteses impressas em 3D não são a resposta para todos os animais feridos.

“De vez em quando, recebo solicitações de animais, mas há limites técnicos do que é possível”, diz Thalmann. “Os pássaros são realmente perfeitos [para o processo], porque são grandes, mas muito leves devido à sua estrutura óssea oca.”

Para algumas espécies, incluindo elefantes, as próteses impressas em 3D ainda não são uma solução viável a longo prazo. Veja o caso de Chhouk, um elefante asiático (Elephas maximus) no Centro de Resgate Phnom Tamao da Wildlife Alliance no Camboja. Resgatado quando bebê depois de ser pego no que provavelmente era uma armadilha ilegal de caçadores furtivos, Chhouk está crescendo rapidamente e precisa de uma nova prótese de pé a cada seis meses. Como outros animais que receberam dispositivos impressos em 3D, Chhouk é servido por uma equipe de tratadores dedicados com visão, criatividade e persistência. Mas elefantes jovens e pesados ​​são difíceis de calçar, então fazer algo durável o suficiente para durar não é uma opção para impressoras 3D – pelo menos não ainda. Embora isso possa mudar.

Enquanto isso, o uso de impressoras 3D para auxiliar animais está se expandindo além das próteses. Por exemplo, o ZooTampa em Lowry Park, Flórida, está usando a tecnologia para criar ferramentas especializadas de manejo da vida selvagem, como um bico para uma marionete semelhante a uma cegonha-marabu (Leptoptilos crumenifer), para ajudar a criar e alimentar pintinhos recém-nascidos. Além disso, já em uso durante procedimentos veterinários, são máscaras de anestesia impressas em 3D em formato de rosto que cabem em pequenos primatas.

Embora esteja em sua infância, a impressão 3D como meio de ajudar animais selvagens feridos tem tido avanços surpreendentes. E está sendo tentado mais e mais. Os cuidadores apenas começaram a explorar os tipos de aplicações e espécies com as quais essa tecnologia pode ser usada.

Os resultados até agora são promissores, pois animais feridos, antes considerados sem ajuda, têm a chance de sobreviver suas deficiências. E, embora o processo 3D continue a ser trabalhoso e demorado, ele oferece a promessa de salvar indivíduos de espécies raras e ameaçadas de extinção.