DESIGN GENERATIVO DE SCAFFOLDS BIOMIMÉTICOS PARA REGENERAÇÃO ÓSSEA UTILIZANDO DIAGRAMAS DE VORONOI

Luiz Felipe Piccoli Campoy; Paulo Lisboa; Carlos Roberto Grandini

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Trabalho

Título do Trabalho

DESIGN GENERATIVO DE SCAFFOLDS BIOMIMÉTICOS PARA REGENERAÇÃO ÓSSEA UTILIZANDO DIAGRAMAS DE VORONOI

Autores

Luiz Felipe Piccoli Campoy
Paulo Lisboa
Carlos Roberto Grandini

Modalidade

Resumo

Área temática

Biomateriais

Data de Publicação

23/01/2026

País da Publicação

Brasil

Idioma da Publicação

pt-BR

Página do Trabalho

https://www.even3.com.br/anais/virtppgctm-571248/1413427-design-generativo-de-scaffolds-biomimeticos-para-regeneracao-ossea-utilizando-diagramas-de-voronoi

ISBN

978-65-272-2157-9

Palavras-Chave

scaffold; biomimético; osso; design generativo; diagrama de Voronoi

Resumo

A manufatura aditiva tem promovido avanços significativos na criação de objetos com geometrias complexas, especialmente nas áreas da engenharia biomédica, da engenharia de tecidos e da fabricação de implantes médicos. Essas tecnologias possibilitam o desenvolvimento de estruturas mais compatíveis com o corpo humano e capazes de reproduzir a arquitetura biológica de tecidos naturais. O uso de estruturas e princípios da natureza como inspiração para soluções de engenharia é denominado biomimética. Essa abordagem interdisciplinar, que envolve ciências biológicas, química, física, biotecnologia, design e ciência dos materiais 1, tem favorecido o desenvolvimento de tecnologias inovadoras, particularmente na criação de scaffolds aplicados à medicina regenerativa. O problema de pesquisa deste trabalho está relacionado à necessidade de desenvolver scaffolds com propriedades estruturais e mecânicas que se aproximem do tecido ósseo humano, minimizando o efeito de stress shielding e promovendo uma melhor integração biológica. Assim, o objetivo geral deste estudo foi desenvolver um modelo tridimensional de scaffold biomimético baseado em diagramas de Voronoi, capaz de simular a estrutura trabecular do osso esponjoso por meio de ferramentas de design generativo. A metodologia adotada baseou-se no uso do processo de design generativo implementado nos softwares Rhinoceros® e Grasshopper® 2. Na qual se utiliza o Diagrama de Voronoi para gerar a estrutura e controlar da distribuição e do número de pontos para modelar scaffolds com poros irregulares 3, capazes de reproduzir o gradiente estrutural entre as regiões cortical e trabecular do osso, otimizando propriedades mecânicas e reduzindo o efeito de stress shielding. Os resultados demonstraram que o modelo gerado apresentou geometria complexa, ajustável e condizente com a organização trabecular do osso esponjoso. O método permitiu o controle preciso de parâmetros, como o número e o diâmetro dos poros, a espessura das hastes e as dimensões gerais do scaffold. Contudo, limitações técnicas foram observadas na fabricação, que exige tecnologias de alta precisão, como Selective Laser Melting (SLM) ou Binder Jetting, para a obtenção de poros de 50 a 200 µm. Conclui-se que o design generativo baseado em diagramas de Voronoi apresenta elevado potencial para o desenvolvimento de scaffolds biomiméticos voltados à engenharia de tecidos. Embora ainda sejam necessárias etapas de validação experimental e biológica, a abordagem proposta mostra-se promissora para a otimização de modelos tridimensionais e para o avanço de pesquisas em biomateriais e na manufatura aditiva aplicada à regeneração óssea. 1 SANCHEZ, C.; ARRIBART, H.; GIRAUD GUILLE, M. Biomimetism and bioinspiration as tools for the design of innovative materials and systems. Nature Materials, v. 4, p. 277–288, abr. 2005. 2 FANTINI, M.; CURTO, M. Interactive design and manufacturing of a Voronoi-based biomimetic bone scaffold for morphological characterization. International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM), v. 12, n. 6, p. 2119–2130, maio 2018. DOI: 10.1007/s12008-017-0416-x 3 OKABE, A.; BOOTS, B.; SUGIHARA, K. Spatial tessellations: concepts and applications of Voronoi diagrams. Chichester: John Wiley & Sons, 1992.

Título do Evento: 6ª Reunião Técnica do Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais
Cidade do Evento: Presidente Prudente
Título dos Anais do Evento: Anais da 6ª Reunião Técnica do Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais
Nome da Editora: Even3
Meio de Divulgação: Meio Digital

Como citar

CAMPOY, Luiz Felipe Piccoli; LISBOA, Paulo; GRANDINI, Carlos Roberto. DESIGN GENERATIVO DE SCAFFOLDS BIOMIMÉTICOS PARA REGENERAÇÃO ÓSSEA UTILIZANDO DIAGRAMAS DE VORONOI.. In: Anais da 6ª Reunião Técnica do Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais. Anais...Presidente Prudente(SP) UNESP, 2025. Disponível em: https//www.even3.com.br/anais/virtppgctm-571248/1413427-DESIGN-GENERATIVO-DE-SCAFFOLDS-BIOMIMETICOS-PARA-REGENERACAO-OSSEA-UTILIZANDO-DIAGRAMAS-DE-VORONOI. Acesso em: 07/03/2026