Pesquisadores criam respiradores com custo de produção de menos de US$ 1.000

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O objetivo dos pesquisadores é também que os respiradores sejam produzidos por empresas locais ociosas

No início de abril, C. Nataraj, professor de engenharia da Universidade de Villanova, reuniu uma equipe de 20 professores e estudantes, além de especialistas do Hospital Infantil da Filadélfia e do Sistema de Saúde Geisinger. O objetivo deles? Criar um respirador de emergência de baixo custo. Em três semanas, eles fizeram seu primeiro protótipo do NovaVent, uma máquina que comprime automaticamente um airbag (chamado de bolsa Ambu) e se conecta a um circuito de respirador que inclui um componente para intubação.

Nataraj e sua equipe têm uma parceria com o Departamento de Desenvolvimento Econômico e Comunitário da Pensilvânia para oferecer o respirador fabricado por empresas ociosas locais por um preço abaixo de US$ 1.000. “Muitos dispositivos médicos estão fora do alcance da maior parte do mundo”, diz sobre a importância dos respiradores de baixo custo “e acho que muitas pessoas como nós precisam fazer algo a respeito”.

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Nataraj, 60 anos, e seus colegas estão entre as várias equipes em todo o país, em universidades como Georgia Tech, UC Davis e Universidade de Minnesota, que estão se esforçando para projetar respiradores de baixo custo para a pandemia do coronavírus. Essas máquinas incluem respiradores renovados da década de 1950, máscaras autoadesivas e um dispositivo que pode fornecer ar a dois pacientes ao mesmo tempo. Embora alguns desses dispositivos permaneçam nos EUA, muitos são projetados para serem facilmente fabricados no exterior em países que podem precisar mais deles.

É provável que os respiradores projetados por esses grupos não estejam disponíveis a tempo de ajudar os hospitais americanos a combater a primeira onda de pacientes com Covid-19, porque precisam encontrar parceiros de fabricação prontos e dispostos. Mas esse equipamento pode ser essencial para ajudar no caso de uma segunda onda do vírus nos EUA ou em países de baixa renda, onde os respiradores desesperadamente estão em falta. “Globalmente, sempre há a necessidade de equipamentos [médicos], especialmente respiradores”, diz Nataraj.

Os respiradores estão em falta desde o início do surto da Covid-19. Atualmente, existem cerca de 170 mil deles nos EUA, incluindo respiradores hospitalares tradicionais e outras aparelhos, como as máquinas de apneia do sono BiPAP, que podem ser usadas como respiradores se adaptadas. Isso representa cinco respiradores para cada 10 mil pessoas nos EUA, contra as 31 máquinas por 10 mil que um estudo da Harvard Medical School prevê que eventualmente possam ser necessárias. No mês passado, vários esforços de fabricação de respiradores, principalmente as parcerias das montadoras Ford e GM, começaram e devem produzir 100.000 novas máquinas salva-vidas até julho. Muitos desses novos respiradores, embora sejam mais baratos que os respiradores tradicionais de hospitais, que podem custar até US$ 250 mil, ainda custarão milhares de dólares e estarão fora do alcance dos países de baixa renda.
Apesar do aumento na produção de respiradores, os produtos extras podem não ser necessários nos Estados Unidos. Os hospitais ainda não esgotaram seus respiradores, e há evidências crescentes de que muitos pacientes com Covid-19 não precisam da máquina. Nos países de baixa renda, no entanto, esses respiradores de baixo custo podem causar um grande impacto.

Os respiradores são particularmente escassos na África. Alguns países, como a África do Sul, têm alguns milhares disponíveis. Mas, de acordo com o “New York Times”, existem 10 países africanos que não têm nenhum. Existem mais de 34.600 casos de Covid-19 no continente em uma população de 1,2 bilhão. É por isso que a maioria desses esforços acadêmicos está disponibilizando seus designs gratuitamente.

O curso da Covid-19 na África e na América do Sul está atrasado em comparação à Ásia, Europa e América do Norte, de modo que os grupos esperam que possam ter projetos completos disponíveis com antecedência, diz Shannon Yee, professor de engenharia mecânica da Georgia Tech. “Nossa esperança é que ainda haja tempo para obter o [equipamento] que eles precisam”.

O grupo de Yee, uma colaboração entre a Georgia Tech, Emory University e Cranfield University no Reino Unido, criou um simples respirador de máscara com menos de US$ 100 em materiais que pode fornecer ar externamente ou internamente para dois pacientes ao mesmo tempo. Como o grupo Villanova, sua invenção consiste em uma máquina que pode comprimir as bolsas Ambu automaticamente para fornecer oxigênio ao paciente, em vez de contar com profissionais de saúde para apertar a bolsa continuamente à mão. A máquina pode ser alimentada por uma tomada ou até por uma bateria de carro. “Muitos lugares do mundo não têm a eletricidade estável que possuímos”, diz ele. O grupo pretende colocar todos os desenhos de engenharia e instruções passo a passo sobre como montar o respirador online para que quem quiser possa baixá-los gratuitamente.

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Uma abordagem diferente vem de uma equipe da Costa Oeste norte-americana que inclui a startup de equipamentos científicos Livermore Instruments, a universidade UC Davis e o Instituto de Pesquisa National Strategic. Eles estão desenvolvendo uma versão do século 21 do Bird Mark 7, um popular respirador dos anos 50. Embora o Bird Mark 7s ainda seja usado em todo o mundo, “eles não foram projetados para produção em massa e não foram projetados com todos os recursos de segurança”, diz o CEO da Livermore, David Fergenson. O respirador MARK-19 de seu grupo possui recursos de segurança modernos, incluindo alarmes, recursos de segurança para evitar danos nos pulmões, menos peças (para acelerar a produção) e um preço de cerca de US$ 700.

Apesar da velocidade com que esses grupos acadêmicos estão se movimentando, todos enfrentam obstáculos semelhantes à produção. Cada um precisará de um parceiro de fabricação que tenha a capacidade de criar um dispositivo médico e possa obter o design através do processo regulatório. Uma equipe da Universidade de Minnesota, que projetou um respirador de US$ 1.000 chamado Coventor, já assinou um acordo com a Boston Scientific para produzir uma máquina aprovada pela FDA. A UnitedHealth encomendou 3.000 Coventors e planeja enviá-los para áreas, local e globalmente, mais necessitadas.
Os respiradores se tornaram controversos como tratamento para a Covid-19, porque o uso a longo prazo pode danificar os alvéolos dos pacientes, pequenos sacos de ar nos pulmões, causando o colapso do aparelho respiratório. Os pacientes que usam a máquina também apresentam maior risco de pneumonia, o que pode piorar os sintomas da Covid-19. Atualmente, mais de 50% das vítimas do vírus que usam respiradores morrem. Sumit Mukherjee, pneumologista em Omaha, Nebraska, diz que os médicos agora estão tentando evitar a ventilação mecânica com pacientes colocando pacientes de barriga para baixo para ajudar na respiração.

No entanto, alguns dos pacientes mais gravemente afetados ainda precisam de respiradores, tanto nos Estados Unidos quanto no exterior, à medida que o vírus se espalha. Nataraj, de Villanova, diz que sua equipe está gastando mais de 100 horas por semana trabalhando no NovaVent e já recebeu interesse de grupos da América do Sul e da Índia. “Nosso objetivo sempre foi criar um design de código aberto”, diz ele. “Nós pensamos eticamente que isso era a coisa certa a se fazer.”

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