MERCADO DE MúSCULO ARTIFICIAL GLOBAL ANÁLISE DE TAMANHO E PARTICIPAÇÃO - TENDÊNCIAS DE CRESCIMENTO E PREVISÕES (2024-2031)

O mercado mundial dos músculos artificiais foi valorizado US$ 2,107 Mn em 2023 e é esperado alcançar US$ 4,671.2 Mn por 2031, crescendo em um crescimento anual composto taxa (CAGR) de 10,7% de 2024 a 2031.

Os músculos artificiais que também são conhecidos como géis de polímero ou géis de polieletrolito, são materiais semelhantes a gel que sofrem fortes contrações ou expansões em resposta a estímulos externos como mudanças na temperatura, umidade ou sinais elétricos. Existem dois tipos principais de músculos artificiais - polímeros termicamente ativados e eletroativos. Os músculos termicamente ativados usam calor para contrair ou expandir o gel de polímero, trabalhando semelhante aos músculos humanos. Os músculos do polímero eletroativo usam sinais elétricos ou alterações de tensão para iniciar a deformação. Estes podem imitar os músculos biológicos e ter aplicações potenciais onde o movimento rápido ou delicado é necessário.

Algumas vantagens principais dos músculos artificiais sobre motores tradicionais incluem seu peso leve, flexibilidade, tempo de resposta e relação potência-peso. Como eles confiam na contração e expansão do polímero em vez de movimento mecânico, eles podem alcançar saídas de força e potência muito altas em relação ao seu tamanho. Algumas aplicações potenciais de músculos artificiais incluem robótica, próteses, moldando estruturas em mudança, ferramentas de cirurgia minimamente invasivas e bombas cardíacas artificiais. No entanto, as desvantagens incluem faixa de movimento limitado, resistência à fadiga e durabilidade ao longo do uso prolongado. Mais pesquisa ainda é necessária para otimizar materiais e tecnologias existentes para fazer músculos artificiais adequados para uso comercial e médico generalizada.

Global Artificial Muscle Market Insights Regionais

• América do Norte espera-se que seja o maior mercado para o músculo artificial durante o período de previsão e representou mais de 33,6% da quota de mercado em 2024. Os EUA em particular é o lar da maioria dos melhores jogadores envolvidos no desenvolvimento e comercialização de tecnologias musculares artificiais. O apoio do governo para a medicina regenerativa e a pesquisa exoskeleton no país tem impulsionado avanços em materiais e projetos.
• Europa Espera-se que seja o segundo maior mercado do músculo artificial, que representou mais de 30,4% da quota de mercado em 2024. O crescimento do mercado é devido às altas despesas de saúde.
• Ásia Pacífico espera-se ser o mercado de crescimento mais rápido para o músculo artificial, que é esperado para crescer em um CAGR de mais de 12,2% durante o período de previsão. O crescimento do mercado na Ásia-Pacífico é devido às iniciativas do governo para promover a pesquisa em áreas como robótica e bionics têm impulsionado o desenvolvimento de tecnologias musculares artificiais.

Figura 1. Global Artificial Mercado do músculo Compartilhar (%), por região, 2024

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Visualizações do analista:

O mercado mundial do músculo artificial tem grande potencial para o crescimento no futuro próximo. Impulsionado pela crescente demanda por robôs e próteses amigos do homem, espera-se que a demanda por músculos artificiais suba substancialmente. Outro fator importante que ajuda o crescimento deste mercado é o crescente investimento em pesquisa e desenvolvimento (R&D) por parte dos principais players de mercado para desenvolver atuadores biomiméticos avançados. No entanto, altos custos associados ao desenvolvimento de músculos artificiais biologicamente inspirados permanece uma restrição.

Ásia-Pacífico, especialmente países como China, Japão e Coreia do Sul, é provável dominar o mercado muscular artificial devido à presença de principais institutos de pesquisa e fabricantes de robótica. A América do Norte permanecerá outra região lucrativa devido ao foco em desenvolvimentos em próteses e exoesqueletos por empresas e organizações de pesquisa baseadas nos EUA. Espera-se que o mercado muscular artificial cresça o mais rápido na Europa, apoiado pelo aumento do financiamento para a investigação biorobética.

Enquanto os atuadores de hidrogel representam atualmente mais de 30% da quota de mercado, os polímeros eletroativos estão surgindo como alternativas promissoras e esperados para testemunhar o maior crescimento. Os avanços na ciência da impressão 3D e dos materiais podem ajudar a reduzir os custos de produção e ampliar as aplicações dos músculos artificiais em um futuro próximo. A comercialização bem sucedida de robótica macia e neuroprostética criará novas oportunidades. No geral, com inovação tecnológica contínua, aplicações de saúde crescentes e investimentos em robótica macia.

Drivers globais do mercado do músculo artificial:

• Crescendo demandas por próteses robóticas: A demanda por próteses robóticas está aumentando de forma constante com aumento de lesões, acidentes e deficiências congênitas. As próteses robóticas mais avançadas estão ajudando muitos a recuperar perto da mobilidade normal e funcionalidade. Essas próteses de próxima geração muitas vezes dependem de músculos artificiais avançados que imitam os músculos humanos reais. Como resultado da crescente necessidade de tais próteses avançadas, o mercado para músculos artificiais está experimentando um crescimento significativo. Vários relatórios apontam para a crescente demanda de próteses. De acordo com o artigo publicado pela Organização Mundial da Saúde (OMS) 2021, mais de 1 Mn pessoas sofrem amputação anualmente em todo o mundo devido a várias razões. Outro relatório publicado pela Academia Americana de Ortopedia Cirurgiões em 2021, estados, cerca de 185.000 amputações ocorrem a cada ano nos EUA sozinho e a incidência é prevista para aumentar com diabetes e doenças vasculares se tornando mais generalizada. À medida que as demandas para próteses high-end que combinam contrapartes naturais aumenta, o mercado de músculos artificiais catering para dispositivos protéticos, exoskeletons e robótica é projetado para experimentar o crescimento contínuo no futuro próximo. O mercado está mudando de atuadores simples para soluções verdadeiramente biomiméticas
• Aumento da demanda por dispositivos exoskeleton desgastados avançados: A demanda por dispositivos de exosqueleto wearable avançados que podem melhorar a força e a resistência humana tem vindo a crescer constantemente nos últimos anos. Estes ternos de exosqueleto alimentados usam músculos artificiais que imitam o funcionamento dos músculos humanos, permitindo que o usuário realize tarefas que requerem elevação pesada ou trabalho manual extenso com maior facilidade. De acordo com um relatório publicado pela Organização Mundial da Saúde em 2021, mais de 1 bilhão de pessoas em todo o mundo estarão vivendo com alguma forma de deficiência em 2050 devido ao aumento das populações envelhecidas e aumento das taxas de condições crônicas de saúde. Esta crescente prevalência de deficiência e problemas relacionados com a saúde é esperada para impulsionar ainda mais a adoção de dispositivos de exosqueleto alimentados para assistência médica e pessoal ao longo da próxima década. Do mesmo modo, o sector industrial continuará a abraçar, em maior medida, este sector industrial, a fim de enfrentar os desafios da mão-de-obra em evolução decorrentes das mudanças demográficas. Esta demanda crescente consistente em áreas de aplicação chave continuará impulsionando o mercado muscular artificial para a frente no futuro próximo.
• Prevalência crescente de doenças crônicas: Como as doenças crônicas continuam afetando mais populações globalmente devido ao envelhecimento, estilos de vida sedentários e outros fatores de risco, a demanda por tecnologias de assistência vai aumentar substancialmente. A indústria muscular artificial espera-se, portanto, testemunhar oportunidades de crescimento significativas ao longo da próxima década. Os produtos de restauração à terapia, reabilitação e cuidados idosos estarão em mais demanda. De acordo com as projeções de especialistas em saúde consultadas pela Organização Pan-Americana de Saúde (PAHO), as condições músculo-esqueléticas só afetarão mais de 1,7 bilhões de pessoas e custarão US$ 1,5 trilhões anualmente até 2050 se as ações preventivas não forem reforçadas. Isso claramente exemplifica o peso socioeconômico iminente e a necessidade de soluções eficazes, impulsionando assim o mercado de tecnologia muscular artificial.

Mercado de músculo artificial global Oportunidades:

• Economias emergentes apresentam grande piscina de pacientes: A Organização Mundial da Saúde (OMS) relata que a carga de doenças não transmissíveis (DNC) está aumentando drasticamente em países em desenvolvimento, com doenças cardíacas, AVC, diabetes e mortes de câncer projetadas para aumentar mais de 50% até 2030 nesses países. Este crescimento NCD acentuado irá adicionar ampla nova demanda no setor de saúde, incluindo a demanda por dispositivos assistivos alimentados por tecnologias inovadoras, como músculos artificiais. Sua versatilidade e menor custo os torna atraentes opções para mercados emergentes que se movimentam com sistemas de saúde sobrecarregados e problemas crescentes de doenças. Se desenvolvido para aplicações médicas específicas, dispositivos musculares artificiais podem ajudar a resolver tanto a lacuna de tratamento de alargamento e preocupações econômicas em países em desenvolvimento.
• Áreas de aplicação crescentes: Estão a ser desenvolvidas novas aplicações para melhorar os tratamentos existentes. Por exemplo, os balões gástricos bombeados musculares artificiais estão em ensaios clínicos para perda de peso. Em comparação com as alternativas de balão existentes, estes são potencialmente mais seguros e mais confortáveis como a ação muscular imita a peristalse natural. Outras aplicações incluem bombas de entrega de medicamentos de precisão e sistemas de fechamento de feridas. Bandas musculares artificiais podem até ser incorporadas em suturas para acelerar a recuperação pós-operatória. Além disso, os pesquisadores estão trabalhando em músculos artificiais que podem imitar órgãos inteiros e funções metabólicas fora do corpo. De acordo com o relatório publicado pelo Departamento de Assuntos Económicos e Sociais das Nações Unidas, em 2021, mais de 820 milhões de pessoas sofreram de fome em 2020 com a mudança climática exacerbando a insegurança alimentar em todo o mundo. Os protótipos de laboratório de fazendas hidropônicas alimentadas por músculo artificial mostram promessa para produção sustentável de culturas internas, independentemente das restrições climáticas ou de terra. Tais inovações podem aumentar a confiabilidade do fornecimento de alimentos e níveis globais de nutrição de saúde no futuro.

Mercado de músculo artificial global Evolução:

• Miniaturização de dispositivos: À medida que os músculos artificiais se tornam menores, é permitindo a possibilidade de próteses imperceptíveis que poderiam ser completamente escondidos sob a roupa, bem como implantes internos que podem operar independentemente sem componentes externos volumosos. Isso abre novas oportunidades para dispositivos auxiliares para ajudar a restaurar o movimento natural para amputados ou aqueles com mobilidade limitada. Também ajuda a avançar técnicas cirúrgicas menos invasivas. Por exemplo, em 2023, de acordo com um relatório publicado pela FDA dos EUA sobre o uso de robôs cirúrgicos, houve um aumento de 25% no número de cirurgias robóticas usando sistemas como da Vinci que utilizam pulsos miniatura e articulações. O tamanho reduzido desses robôs permite incisões menores e tempos de recuperação mais rápidos para pacientes.
• Desenvolvimento de sistemas auto-alimentados: Esta tendência para os músculos artificiais auto-alimentados está revolucionando o setor, pois torna essas tecnologias significativamente mais práticas e fáceis de usar. Não ter que mudar ou recarregar baterias significa músculos auto-alimentados que podem ser invocados para funcionar continuamente por períodos prolongados. Isso abre novas oportunidades para aplicações como exoesqueletos robóticos macios que ajudam com a reabilitação física ou próteses que restauram o movimento quase natural. Não ter que gerenciar uma fonte de alimentação externa reduz as necessidades de manutenção e melhora a portabilidade. Com sistemas auto-alimentados, os músculos artificiais podem ser feitos mais leves e menos volumosos, pois não precisam acomodar baterias pesadas.
• Integração de tecnologias inteligentes: A integração de tecnologias inteligentes está tendo uma influência significativa no mercado muscular artificial. Com avanços em campos como engenharia biomédica, nanotecnologia, robótica e impressão 3D, os pesquisadores são capazes de desenvolver projetos de músculo artificial inovadores que imitam de perto as propriedades do músculo humano natural. Um exemplo é o desenvolvimento de músculos artificiais de polímero condutor. Os polímeros condutores têm propriedades contráteis que lhes permitem encolher ou expandir em resposta à estimulação elétrica. Os pesquisadores estão trabalhando para melhorar formulações de polímeros condutores e técnicas de fabricação para criar músculos artificiais com alta resistência, flexibilidade e capacidades de movimento como a vida. Vários laboratórios de pesquisa acadêmica têm demonstrado músculos artificiais condutores baseados em polímeros que podem levantar pesos, fornecer assistência a pessoas com deficiência e projetos robóticos macios de energia. Espera-se que esta pesquisa se traduza em próteses inteligentes e ortopedia com movimento mais natural e sensação realista em comparação com dispositivos alimentados tradicionais.

Global Artificial Muscle Market Restraints:

• Custos elevados envolvidos: Os altos custos envolvidos são um dos principais fatores que restringem o crescimento do mercado muscular artificial global. Desenvolver um músculo artificial envolve extensa pesquisa e testes que é um processo altamente caro. Estes músculos artificiais são criados imitando fibras musculares naturais e seu funcionamento através de nanotecnologia complexa e abordagens de engenharia de materiais. Criando materiais sintéticos que podem realizar as mesmas tarefas delicadas que os músculos biológicos naturais exigem explorar novas técnicas de fabricação e fabricação no nível molecular. Este nível de pesquisa avançada e experimentação exige grandes investimentos de tempo e fundos. Adicionando a isso estão os custos de ensaios clínicos que são cruciais para testar a eficácia e segurança desses músculos artificialmente desenvolvidos antes que eles possam ser implantados em humanos. Com as implicações imediatas da saúde, as aprovações regulatórias para essas novas tecnologias médicas são compreensivelmente muito rigorosas. Realizar testes clínicos robustos em voluntários humanos, conforme exigido por agências reguladoras, como a FDA dos EUA. envolve avanço significativo de capital. Além disso, a criação de infra-estrutura de pesquisa avançada com laboratórios de última geração, a contratação de força de trabalho científica especializada também requer despesas de capital pesado. Todos estes coletivamente levantam os custos globais de desenvolvimento de novas tecnologias musculares artificiais para aplicações médicas.

Contrapeso: Os principais players de mercado precisam se concentrar em reduzir todos os custos globais de desenvolvimento de novas tecnologias musculares artificiais e, portanto, reduzir os altos custos envolvidos nos músculos artificiais.

• Problemas de biocompatibilidade: As questões de biocompatibilidade representam um desafio significativo para o crescimento do mercado muscular artificial. Quando os materiais estrangeiros são implantados dentro do corpo humano, há sempre um risco do corpo rejeitando esses materiais. O corpo humano evoluiu ao longo de milhões de anos para detectar e eliminar qualquer coisa estrangeira ou potencialmente prejudicial. Os músculos artificiais criados a partir de materiais sintéticos não têm a mesma composição bioquímica como músculos naturais. Sua introdução no corpo como substitutos ou aprimoramentos pode desencadear uma resposta imunológica. O sistema imunológico do corpo pode tentar atacar e remover esses implantes artificiais através de reações inflamatórias e rejeição. Esta questão de biocompatibilidade surge devido à interação entre os materiais sintéticos que são usados em músculos artificiais e os tecidos biológicos circundantes no corpo. Diferentes materiais têm diferentes níveis de compatibilidade com tecidos vivos. Enquanto alguns materiais não causam grandes problemas, outros podem ser altamente antigênicos e provocar doenças autoimunes. Testar todos os materiais potenciais e fabricar músculos com biocompatibilidade ideal permanece um desafio contínuo. Qualquer sinal de rejeição representa riscos de saúde para pacientes e requer remoção de implantes. Isso dificulta significativamente a aplicação de músculos artificiais em saúde.

Desenvolvimentos recentes

Principais desenvolvimentos

• Em outubro de 2023, Blatchford, o um dos fabricantes de próteses de renome mundial, lançou a Tectus, um dispositivo ortotético inteligente que muda a vida que permite que as pessoas com paralisia de membros inferiores parcial andem mais facilmente, naturalmente e confortavelmente com maior confiança e segurança.
• Em 2022, Össur, uma empresa que desenvolve, fabrica e vende equipamentos não invasivos para ortopedia, incluindo produtos de bracing e suporte, terapia de compressão e próteses, lançou seu novo POWER KNEE, o primeiro microprocessador ativamente alimentado pelo mundo joelho protético para pessoas com amputação acima do joelho ou diferença de membros. O POWER KNEE é uma tecnologia biônica inovadora, uma prótese “inteligente” motorizada que usa algoritmos avançados para detectar padrões de movimento humano, aprende e se ajusta à velocidade e cadência do usuário em tempo real.

Figura 2. Global Artificial Muscle Market Share (%), Por Tipo de Material, 2024

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Principais empresas no mercado mundial do músculo artificial

• DuPont
• SRI Internacional
• Foster-Miller, Inc.
• Músculo artificial americano
• Soft Robotics Inc.
• Festo AG & Co. KG
• Comércio internacional Jinlu JF Machinery Co., Ltd
• Tecnobots
• Mercatore S.p.A
• Ottawa Muscular artificial
• Outros jogadores proeminentes

Definição: Os músculos artificiais que também são conhecidos como músculos sintéticos, são materiais ou dispositivos que imitam a função dos músculos biológicos contratando, expandindo ou girando quando estimulados. Eles têm a capacidade de converter sinais químicos ou elétricos em energia mecânica. Estes materiais podem ser feitos a partir de uma variedade de substâncias, incluindo polímeros, polímeros eletroativos (EAPs), ligas de forma-memória e sistemas bio-híbridos, entre outros. O desenvolvimento de músculos artificiais é uma área significativa de pesquisa dentro das áreas de robótica, próteses e tecnologia wearable.