A bioimpressão 3D é uma ramificação da engenharia de tecidos, que se dedica desde os anos 80 a produzir tecidos biológicos em laboratório. Na época, já era possível fazer isso, mas não havia tridimensionalidade no resultado, ou seja, era possível cultivar células de um coração, mas não um coração no seu formato real.
Mas afinal, o que é a bioimpressão 3D?
A bioimpressão 3D usa basicamente o método típico de impressão 3D, ou seja, a adição de material camada sob camada. Durante este processo, biomateriais (em forma de gel) são depositados precisamente, criando estruturas ou tecidos. Esta tecnologia está sendo aplicada à pesquisas da medicina regenerativa, para abordar uma solução à necessidade de tecidos e órgãos impressos em 3D com a finalidade de transplante em seres humanos.
Existem vários métodos de bioimpressão, com base nas tecnologias de impressão 3D. Apesar dos vários tipos, um processo típico de bioimpressão 3D tem uma série de etapas com padrões semelhantes: As estruturas podem ser produzidas camada por camada, imprimindo agrupamentos de células que se tornam sólidas quando aquecidas. Quando as células se fundem, o gel que as reveste pode ser resfriado e removido.
A mecânica é semelhante a das máquinas tradicionais capazes de criar desde brinquedos até armas de fogo e próteses. No lugar dos polímeros —o material utilizado para imprimir os objetos—, as bioimpressoras usam biotinta, um hidrogel de textura semelhante a gel de cabelo composto de material biologicamente compatível ao qual podem ser adicionadas células do tecido que será produzido.
Biomateriais
Os insumos utilizados na bioimpressão 3D são chamados biomateriais, ou Bioink. São materiais biocompatíveis constituídos de compostos artificiais ou naturais, com o objetivo de melhorar ou substituir funcionalidades de tecidos ou órgãos.
Os biomateriais são uma combinação de células vivas biocompatíveis como colágeno, seda, nanocelulose, entre outras. Essas células possuem estruturas para crescer e nutrição para sobreviver. A combinação completa é baseada no paciente e é específica da função. Abaixo temos alguns exemplos de materiais biocompatíveis utilizados na medicina:
- Biossensores;
- Tubos de circulação sanguínea e sistemas de hemodiálise;
- Materiais implantáveis (como suturas, placas, substitutos ósseos, tendões, telas ou malhas, válvulas cardíacas, lentes, dentes);
- Dispositivos para a liberação de medicamentos (na forma de implantes subdérmicos e partículas);
- Tecidos e/ou Órgãos artificiais (como coração, rim, fígado, pâncreas, pulmões, pele);
- Curativos, dentre muitos outros.
Coração em 3D
Apesar dos estudos em relação à bioimpressão estejam em nível avançado, o sucesso completo da interação entre as tecnologias biológicas e impressão 3D ainda estão em andamento. Recentemente um modelo de coração 3D foi impresso por pesquisadores da Universidade de Tel Aviv, em Israel. Apesar do entusiasmo com esse avanço, o coração 3D possui apenas 3cm e não está apto à bombear sangue. O órgão foi feito com tecidos humanos e possui vasos sanguíneos, cavidades e até colágeno. A sua estrutura ficou bastante semelhante ao coração de um homem adulto.
Os cientistas separaram as células do tecido adiposo de um paciente e contaram com a ajuda da engenharia genética para concluir a façanha. Eles transformaram as células de gordura em células tronco para criar o músculo cardíaco e os vasos sanguíneos que foram usados na impressão em 3D. O objetivo dos cientistas é produzir diversos órgãos em tamanho real. A estimativa deles é que dentro de 10 anos, no máximo, as impressões de órgãos sejam procedimentos de rotina dentro de hospitais em todo o mundo.
Promissão
Segundo os cientistas, se tudo der certo, a doação de órgãos que salva milhares de vidas diariamente, pode se tornar uma prática obsoleta. Os pesquisadores, com ajuda de outros especialistas, estão prestes a entrar em uma nova fase de testes com roedores, que deve durar cerca de 2 anos.
O ponto chave da pesquisa é encontrar uma maneira das células formarem uma capacidade de bombeamento de sangue. Atualmente, algumas partes das células têm boa contração, mas é preciso que trabalhem juntas em total sintonia.
Modelos de hidrogel com células de tamanho grande representam uma grande promessa para o reparo de tecidos e transplante de órgãos, mas sua fabricação usando bioimpressão 3D é limitada pela velocidade de impressão lenta que pode afetar a qualidade da peça e a atividade biológica das células encapsuladas.
Referências:
[1] Impressão estereolitográfica rápida de modelos de hidrogel biocompatíveis em grande escala: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adhm.202002103
[2] Processos Biotecnológicos Aplicados ao Transplante de Órgãos: https://eg.uc.pt/handle/10316/88384
[3] Impressão de órgãos em 3D: será o futuro dos transplantes? https://www.metlife.com.br/blog/saude-e-bem-estar/impressao-de-orgaos-3D/
[4] Coração 3D: A bioimpressão de órgãos é realidade? https://www.wishbox.net.br/blog/coracao-3d-bioimpressao-orgaos/#btn-continuar-lendo