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Este artigo apresenta um protocolo para preservação de biomodelos suínos. O método proposto envolve a utilização de uma solução chilena modificada com concentração reduzida de formalina. O processo de preservação consiste na administração da solução por meio de repleção e imersão do espécime, seguida de deformolização e amolecimento dos tecidos com glicerina.
O ensino da anatomia humana na educação médica enfrenta desafios, necessitando de alternativas eficazes para que os alunos explorem praticamente a complexidade anatômica. Os biomodelos suínos, com suas semelhanças anatômicas com os humanos, oferecem uma solução promissora. Este artigo apresenta um protocolo detalhado para preservação de biomodelos suínos, abordando a necessidade de métodos acessíveis e eficientes em estudos de anatomia comparada. Este protocolo propõe o uso de uma solução chilena modificada para preservação do biomodelo, empregando técnicas de formalização por repleção e imersão. Posteriormente, a desformalização é realizada usando a solução chilena modificada sem formaldeído, seguida por um processo de amolecimento da glicerina. Dada a escassez de literatura sobre técnicas de preservação e a ausência de um procedimento ou teste padronizado para avaliar a conservação dos tecidos, sugerimos avaliar a qualidade dos tecidos com base em medidas de resistência e elasticidade. Nossos achados indicam um nível qualitativamente alto de preservação de tecidos em nossos espécimes. Além disso, esses biomodelos são atualmente utilizados com sucesso para estudos de morfologia e no ensino de anatomia humana comparada para estudantes de medicina.
O ensino de anatomia nas escolas médicas muitas vezes encontra obstáculos, como dificuldades de acesso a corpos humanos para dissecação e falta de instalações adequadas. Essas limitações ressaltam a necessidade de alternativas eficazes que permitam aos alunos explorar a complexidade anatômica de forma prática e realista. Nesse contexto, os biomodelos suínos têm surgido como uma alternativa promissora devido às suas semelhanças anatômicas com os humanos, oferecendo um meio acessível e eficiente de aprender e ensinar anatomia1.
As técnicas de preservação anatômica visam manter a integridade dos tecidos biológicos, minimizando os danos. Essas técnicas têm sido empregadas para fins educacionais, acadêmicos e de pesquisa no estudo da anatomia humana e veterinária. Numerosas substâncias foram testadas para preservar corpos, órgãos e tecidos em seu estado natural pelo maior tempo possível2. No entanto, preservar e conservar espécimes anatômicos permanece um desafio, principalmente para aqueles destinados a estudos morfológicos, onde é necessária alta preservação tecidual3.
Embora as soluções tradicionalmente utilizadas estejam amplamente disponíveis, as limitações na prática do dia-a-dia são evidentes. A formalina, uma das substâncias mais comumente usadas, tem várias desvantagens documentadas para a preservação do tecido. Isso inclui seu odor irritante, alta toxicidade, riscos associados de câncer e mutagenicidade para manipuladores e as alterações organolépticas que induz nos tecidos, como rigidez e descoloração. Essas alterações podem alterar a percepção das propriedades fisiológicas dos tecidos quando estudadas após a fixação, potencialmente dificultando estudos morfológicos precisos e acurados4. Estudos têm demonstrado que a fixação com altas concentrações de formalina resulta em maior grau de rigidez tecidual5. Alternativas, como a técnica de embalsamamento de Thiel, têm demonstrado resultados promissores com melhor conservação da coloração original e flexibilidade dos tecidos6. No entanto, essa técnica é mais cara em comparação com outras soluções7. Esses desafios apresentam uma oportunidade de projetar e testar técnicas de preservação novas e acessíveis que ainda permitem o ensino de anatomia de alta qualidade.
O objetivo deste protocolo é descrever a metodologia empregada no Laboratório de Anatomia da Universidad Icesi em Cali, Colômbia, para a preservação de biomodelos suínos utilizados como ferramentas educacionais para o estudo comparativo da anatomia humana.
A técnica descrita foi desenvolvida em total conformidade com as diretrizes do Comitê de Ética Institucional para o Cuidado e Uso de Animais em Experimentação (CIECUAE) da Universidad Icesi, de acordo com a Lei 84 de 1989 e a Resolução do Reitor nº 847 (9 de julho de 2012). Isso garante a integridade científica e o bem-estar dos animais utilizados, minimizando seu sofrimento. Suínos Landrace machos, com 3 meses de idade e pesando 15-20 kg, foram utilizados para este estudo. Os reagentes e equipamentos necessários estão listados na Tabela de Materiais.
1. Biomodelo suíno
2. Solução conservante à base de solução chilena
3. Administração da solução conservante chilena modificada
NOTA: Uma vez preparada a solução conservante, administre-a por meio de reposição e imersão.
4. Solução de deformolização baseada em solução chilena
5. Deformolização
NOTA: Use roupas de biossegurança para este procedimento: meia máscara reutilizável com filtros A1P2, óculos de biossegurança, avental cirúrgico descartável de manga comprida, touca cirúrgica, leggings e luvas de nitrilo.
6. Amolecimento da glicerina
O objetivo deste protocolo é apresentar uma técnica eficaz e viável que permita a preservação de biomodelos suínos para o ensino de anatomia humana comparada. Atualmente, não existem métodos ou testes padronizados para avaliar a preservação do modelo. Portanto, a preservação geral do modelo foi avaliada por meio de indicadores de repleção da solução e sinais de decomposição após a conclusão do protocolo nos espécimes. Além disso, para avaliar objetivamente a viabilidade dos biomodelos para ensino e pesquisa, foi planejada uma comparação das características teciduais de estruturas anatômicas selecionadas, como resistência e elasticidade, antes e após a preservação. As estruturas anatômicas selecionadas foram o nervo vago, a artéria aórtica e a veia cava. Essas estruturas foram escolhidas porque nervos, artérias e veias são fundamentais no ensino e aprendizagem da anatomia macroscópica. Consequentemente, 4 nervos vagos, 4 artérias aórticas e 3 veias cava foram isolados de espécimes frescos e não preservados.
Assim, usando o protocolo apresentado, os corpos de 12 espécimes suínos foram preservados. Os biomodelos suínos preservados foram avaliados quanto à adequação da preservação por meio de indicadores de repleção, como extensão dos membros torácicos, sangue e saída de solução conservante pelas narinas (Figura 1), edema e aumento do perímetro torácico e cervical (Figura 2 e Figura 3), bem como o aparecimento de padrão mosqueado esbranquiçado no fígado (Figura 4) e palidez das alças intestinais (Figura 5). Todos os biomodelos exibiram indicadores bem-sucedidos de repleção. Após a conclusão do protocolo, nenhum dos biomodelos apresentou alterações associadas à decomposição, como distensão das alças intestinais, odor fétido ou friabilidade tecidual.
Após a inspeção dos biomodelos, ficou evidente que essa técnica preservou com sucesso os tecidos para manipulação e dissecção. Exemplos incluem músculos e suas aponeuroses (Figura 6), peritônio (Figura 7) e estômago e intestinos (Figura 8). Isso foi avaliado subjetivamente, pois todos esses órgãos mantiveram alta flexibilidade durante a manipulação. A consistência hepática, embora firme, permitiu a identificação dos ductos intra-hepáticos e sua vascularização associada após a dissecção (Figura 9 e Figura 10).
No entanto, os resultados nem sempre foram tão promissores. Antes do desenvolvimento do protocolo, a colonização fúngica dos biomodelos era um problema frequente. Isso possivelmente foi atribuído ao uso de uma técnica não padronizada para repleção e administração por imersão da solução conservante. A Figura 6 mostra um biomodelo que foi afetado pela colonização.
Além disso, para avaliar objetivamente a preservação dos tecidos, características específicas de interesse foram medidas em estruturas não preservadas e preservadas. Quatro nervos vagos, quatro artérias aórticas e três veias cava foram isolados de biomodelos preservados. As características medidas foram a resistência do tecido (quantificada como os newtons necessários para rasgar a estrutura) e a flexibilidade do tecido (medida pelo módulo de Young)10,11. Os resultados são apresentados como média ± desvio padrão (DP) na Tabela 3.
A extração cirúrgica dessas estruturas e a avaliação de sua elasticidade e resistência foram conduzidas para fornecer uma aproximação quantitativa do grau de preservação de todo o biomodelo e quão bem ele manteve suas propriedades mecânicas originais. A seleção dessas estruturas anatômicas específicas foi baseada no fato de que as estruturas vasculares e nervosas são mais frequentemente manipuladas por professores e alunos durante a dissecção, apresentando maior risco de ruptura.
Para avaliar as propriedades mecânicas dos tecidos biológicos animais, foi projetado um método que envolvia a suspensão da amostra entre dois grampos, com uma extremidade conectada a um transdutor de força e a outra extremidade submetida a uma carga crescente por meio de um fluxo constante de água. A força exercida foi calculada considerando a densidade da água e a gravidade, enquanto o alongamento da amostra foi medido com o aumento da carga. Essas medidas facilitaram a determinação do módulo de Young, representando a rigidez tecidual, bem como a identificação da resistência máxima à aplicação de uma força específica, refletindo a capacidade do tecido de suportar cargas antes da ruptura. Este método fornece uma avaliação precisa das propriedades elásticas e de resistência dos tecidos biológicos, o que é fundamental para a compreensão de seu comportamento mecânico.
Os nervos vagos preservados demonstraram um aumento significativo na resistência e elasticidade em comparação com os espécimes não preservados. Ao contrário do esperado, a artéria aórtica preservada exibiu resistência ligeiramente menor, mas um aumento moderado na elasticidade em comparação com espécimes não preservados. A preservação da veia cava resultou em um aumento notável na resistência e elasticidade. Esses achados indicam que o processo de preservação tem um impacto perceptível nas propriedades mecânicas dos tecidos avaliados, fornecendo informações valiosas para a aplicação desses tecidos preservados em estudos anatômicos.
A equipe de pesquisa em morfologia que desenvolveu este protocolo possui ampla experiência na preservação de biomodelos suínos. Observou-se uma melhora qualitativa nos resultados de preservação em termos das propriedades organolépticas dos tecidos devido a modificações e otimização de técnicas convencionais anteriormente utilizadas, como a preservação com formalina a 10%. Os biomodelos preservados são atualmente usados com sucesso na Universidad Icesi para estudos de morfologia e ensino de anatomia humana comparada para estudantes de medicina. O modelo com maior vida útil em laboratório atingiu 7 anos em temperatura ambiente sem exigir novas imersões ou processos adicionais. A experiência de ensino mostrou que, apesar dos altos níveis de manipulação pelos alunos, os biomodelos mantêm a integridade das estruturas anatômicas por até 4 anos após a preservação.
Figura 1: Fluxo de sangue e solução conservante pelas narinas. (A) Fluxo de saída antes da perfusão. (B) Fluxo de saída durante a perfusão. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: Perímetro torácico antes e após a perfusão da solução conservante. (A) Perímetro torácico antes da perfusão. (B) Perímetro torácico após perfusão. Observa-se um aumento de 4 cm no perímetro torácico. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: Perímetro cervical antes e após a perfusão da solução conservante. (A) Perímetro cervical antes da perfusão. (B) Perímetro cervical após a perfusão. Observa-se um aumento de 1 cm no perímetro cervical e apagamento das pregas cervicais. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: Padrão esbranquiçado manchado no fígado. (A) Fígado antes da perfusão. (B) Fígado após perfusão. Um padrão esbranquiçado-mosqueado é observado no fígado perfundido. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5: Palidez das alças intestinais. (A) Intestino delgado antes da perfusão. (B) Intestino delgado após perfusão. Observa-se palidez das alças intestinais. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 6: Biomodelo colonizado por fungo. A tração ventral da veia cava inferior mostra colonização fúngica. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 7: Músculo transverso do abdome e sua aponeurose. (1) Músculo transverso do abdome. (2) Aponeurose do músculo transverso do abdome. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 8: Peritônio parietal do biomodelo suíno preservado. (1) Peritônio parietal. (2) Lobo esquerdo do fígado seccionado. (3) Estômago. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 9: Estômago do biomodelo suíno preservado. (1) Fígado. (2) Mucosa gástrica. (3) Intestinos. (4) Músculo transverso do abdome e peritônio parietal. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 10: Fígado do biomodelo suíno preservado. (1) Face diafragmática do fígado. (2) Segmento posterior inferior do fígado (artéria hepática, ducto biliar, ramo posterior inferior da veia porta). (3) Lobo direito do fígado. (4) Ligamento redondo do fígado. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Reativo | Concentração final | Quantidade | Volume final |
Etanol 96% | 30% | 7,8 L | 25 L |
Glicerina | 20% | 5L | |
Formaldeído 40% | 2% | 0,5 L | |
Cloreto de benzalcônio 50% | 2% | 1 L | |
Essência aromática (Café) | 0.40% | 0,1 L | |
Água destilada | NA | 10,6 L |
Tabela 1: Solução conservante à base de uma solução chilena modificada.
Reativo | Concentração final | Quantidade | Volume final |
Etanol 96% | 30% | 7,8 L | 25 L |
Glicerina | 20% | 5L | |
Cloreto de benzalcônio 50% | 2% | 1 L | |
Essência aromática (Café) | 0.40% | 0,1 L | |
Água destilada | NA | 11,1 L |
Tabela 2: Solução conservante sem formaldeído à base de uma solução chilena modificada.
Tecido | Não preservado | Preservado | ||
Newton ± SD* | Módulo de Young ± SD* | Newton ± SD* | Módulo de Young ± SD* | |
Nervo vago | 4,92 ± 0,98 | 879,5 ± 427,02 | 8,59 ± 0,83 | 1392,21 ± 729,6 |
Artéria aórtica | 9,33 ± 1,5 | 325,89 ± 176,15 | 8,48 ± 1,26 | 417,16 ± 379,95 |
Veia cava | 5,73 ± 2,3 | 145,5 ± 40,89 | 8,92 ± 3,97 | 264,69 ± 188,72 |
Tabela 3: Características teciduais de espécimes não preservados e preservados de estruturas anatômicas. *DP: Desvio padrão.
Tradicionalmente, os estudos anatômicos se baseiam em cadáveres humanos; no entanto, os desafios na aquisição desses espécimes levaram à exploração de métodos alternativos. Os biomodelos suínos provaram ser ferramentas valiosas para o estudo da anatomia humana, oferecendo semelhanças anatômicas que facilitam o aprendizado e sua extrapolação para aplicações médicas em humanos 12,13,14,15. Embora as técnicas de preservação de cadáveres tenham sido tradicionalmente descritas qualitativamente, medir a força e a elasticidade dos tecidos preservados usando o módulo de Young pode fornecer evidências quantitativas do grau de preservação. A busca por abordagens inovadoras na preservação de tecidos biológicos responde à necessidade de facilitar a exploração da complexidade anatômica em modelos realistas. Portanto, o protocolo de preservação de biomodelos suínos desenvolvido e utilizado no Laboratório de Anatomia da Universidad Icesi apresenta-se como uma alternativa viável para preservação tecidual e posterior estudo anatômico.
Com base na experiência, abordar a circulação do espécime através da aorta abdominal em biomodelos suínos é uma alternativa mais eficaz em comparação com a canulação arterial femoral, que é comumente realizada em cadáveres humanos16. A natureza frágil das paredes arteriais femorais porcinas tem levado a uma preferência pela abordagem abdominal, pois essas paredes são suscetíveis à ruptura devido à pressão exercida pela bomba de perfusão. Garantir um ponto de entrada viável é crucial, pois a etapa de repleção no protocolo é crítica para a preservação adequada de todo o espécime. A reposição abaixo do ideal representa um alto risco de decomposição. Portanto, os sinais de reposição bem-sucedidos devem ser avaliados antes de continuar com o protocolo. Esses sinais incluem a extensão dos membros superiores e inferiores, pletora cervical e torácica e escoamento da solução pelas narinas devido à perfusão da solução preservadora. Um desafio comum que pode surgir durante a execução deste protocolo é a ruptura da artéria aórtica durante a infusão da solução preservadora. Nesses casos, é aconselhável ligar a artéria e proceder à dissecção de um segmento superior para facilitar a canulação secundária e retomar a etapa de repleção. Além disso, se sinais de decomposição se tornarem aparentes em qualquer ponto durante o protocolo, todo o espécime deve ser descartado.
A solução conservante utilizada neste protocolo inclui variações em relação à solução convencional chilena, como a ausência de cloreto de sódio, aumento da concentração de etanol de 24% para 30%, aumento da concentração de glicerina de 16% para 20%, diminuição da concentração de formaldeído de 3,7% para 2% e substituição da essência de eucalipto por essência de café17.
O processo de deformolização é outra etapa crucial do protocolo, pois a deformolização adequada reduz a exposição do pessoal ao formaldeído, incluindo professores, laboratórios e alunos. Além disso, o processo de amolecimento com glicerina é essencial para obter uma textura semelhante à dos tecidos frescos. A preservação convencional com 10% de formaldeído resulta em tecidos rígidos que perdem elasticidade e se tornam mais propensos a rasgar durante o manuseio. No entanto, o uso da solução chilena modificada com uma concentração reduzida de formaldeído de 2%, seguida de deformolização e amolecimento com glicerina, atenua esse problema.
Seguindo esse protocolo, um alto grau de flexibilidade foi alcançado na manipulação, enquanto órgãos sólidos, como o fígado, exibiram uma consistência que, embora firme, permitiu a dissecção e identificação de suas estruturas. No entanto, mais estudos quantitativos são necessários para comparar a qualidade de preservação dos tecidos em diferentes técnicas de preservação.
Várias limitações potenciais devem ser consideradas ao conduzir este protocolo. Em primeiro lugar, atenção meticulosa deve ser dada ao tamanho da amostra, com uma faixa recomendada de 15-20 kg. Animais maiores podem apresentar desafios na execução do protocolo de preservação e no gerenciamento da disposição do biomodelo. Em segundo lugar, o laboratório designado deve estar equipado com um sistema de extracção de vapor adequado e um coletor de resíduos no sistema de esgotos. Essa precaução visa mitigar a exposição do pessoal técnico aos vapores orgânicos e minimizar a contaminação ambiental decorrente dos resíduos produzidos durante o processo de preservação. Em terceiro lugar, a presença potencial de variantes anatômicas nos biomodelos deve ser reconhecida. Além disso, embora os espécimes suínos compartilhem semelhanças anatômicas com os humanos, eles também exibem diferenças. Portanto, a consideração cuidadosa de tais variações é necessária em estudos anatômicos comparativos.
A avaliação das propriedades organolépticas dos tecidos tem sido tradicionalmente abordada qualitativamente, com foco em características como odor, cor, rigidez, fragilidade e facilidade de manuseio18. No entanto, há uma notável escassez de estudos com o objetivo de determinar esses parâmetros de forma objetiva. Um exemplo é o trabalho de HP Theeuwes, que comparou a mobilidade das articulações dos membros superiores em cadáveres preservados com formol a 11%, tecido fresco e um método modificado que imobilizou as articulações para medir a força necessária para a flexão5. Nesse contexto, a equipe de pesquisa está desenvolvendo métodos para avaliar objetivamente as propriedades mecânicas dos tecidos, buscando superar as limitações das avaliações qualitativas existentes.
Em termos de preservação de cadáveres, embora a formalina seja o agente mais comumente usado, várias substâncias alternativas também têm sido usadas com sucesso. Essas substâncias incluem glutaraldeído, monoetilenoglicol, dietilenoglicol, soluções de etanol-glicerina e sais saturados. A diversidade de métodos de preservação reflete a busca contínua para otimizar a preservação de tecidos para fins de pesquisa médica, educacional ou de exposição 3,19. Esses avanços destacam a importância da pesquisa no desenvolvimento de técnicas de preservação mais eficazes para manter as propriedades estruturais e funcionais dos tecidos humanos de maneira ideal por longos períodos.
Para aplicações futuras, o alto nível observado de preservação de tecidos com este protocolo é uma promessa significativa para o avanço da pesquisa e educação anatômica. O potencial deste método se estende a estudos anatômicos avançados, fornecendo modelos realistas para treinamento cirúrgico e contribuindo para o desenvolvimento de simulações médicas imersivas. Além disso, a adaptabilidade do protocolo abre caminhos para a exploração em diversos espécimes anatômicos, expandindo assim sua utilidade em vários contextos médicos e científicos.
Os autores declaram não haver conflitos de interesse.
A gratidão é estendida ao Departamento de Ciências Médicas Básicas e ao Escritório de Pesquisa da Universidad Icesi por seu apoio nesta pesquisa.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Benzalkonium Chloride | Protécnica Ingeniería | PROQUAT BC 50/80 | CAS Number. 68424-85-1 |
Ethanol | Not applicable | Not applicable | Ethanol 96% |
Formaldehyde | Albor químicos | Not applicable | Formaldehyde |
Glycerin | Not applicable | Not applicable | Glycerin |
Injection pump | Disánchez | Special Injector YA-02 | Injection pump |
Kelly forceps | Not applicable | Not applicable | Kelly forceps |
Metzembaum scissors | Not applicable | Not applicable | Metzembaum scissors |
Needle | Disánchez | L canule | L canule |
Scalpel | Not applicable | Not applicable | Scalpel handle 4/ Scalpel blade 22 |
Suture Silk | Not applicable | Not applicable | Suture Silk 0/0 |
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