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Novo método para a criação de tecidos vivos impressos em 3D

Um novo método de bio impressão desenvolvido no Instituto Wyss para Engenharia Biologicamente Inspirada na Universidade de Harvard e da Escola Harvard de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS), cria modeladas construções de tecido vivo em 3D com vários tipos de células e vasos sanguíneos minúsculos. O trabalho representa um grande passo em direção a um objetivo de longa data dos engenheiros de tecidos: a criação de construções de tecidos humanos realistas o suficiente para testar a segurança e a eficácia de drogas. O método também representa um passo inicial, porém importante para a construção de substitutos totalmente funcionais pelo tecidos lesionados ou doentes que podem ser concebidos a partir de dados de varredura CAT (sigla em inglês para Tomografia Axial Computadorizada), usando desenho assistido por computador (CAD), impresso em 3D com o apertar de um botão, e utilizada por cirurgiões reparar ou substituir o tecido danificado.

“Este é o passo fundamental para a criação de um tecido vivo em 3D”, afirmam os autores do estudo publicado na revista Advanced Materials.

A dificuldade em criar tecidos vivos em laboratório

Engenheiros de tecidos têm tentado por anos produzir tecidos vasculares humanos cultivadas em laboratório, que sejam robustos o bastante para servir como substitutos para o tecido humano danificado. Outros já conseguiram imprimir tecido humano antes, mas eles têm se limitado à fatias finas de tecido de cerca de um terço da espessura de uma moeda de um centavo de dólar. Quando os cientistas tentam imprimir camadas mais espessas de tecido, as células no interior que precisam de oxigênio dentre outros nutrientes, não têm nenhuma maneira eficiente de remover o dióxido de carbono e outros resíduos, e acabam se “sufocando” e por consequência morrendo.

O novo método de impressão de tecidos vivos em 3D

Novo método para a criação de tecidos vivos impressos em 3D

Novo método para a criação de tecidos vivos impressos em 3D
Créditos da imagem: Wyss Institute and Harvard School of Engineering and Applied Sciences

A natureza geralmente contorna este problema, permeando o tecido com uma rede de minúsculos vasos sanguíneos de paredes finas que alimentam o tecido e removem resíduos, e foi desse ponto que os autores do estudo partiram, imitando essa função chave.

A impressão 3D se destaca na criação de estruturas 3D cheias de detalhes, geralmente a partir de materiais inertes, como plástico ou metal. No passado, Lewis – um dos autores do estudo – e sua equipe foram os pioneiros de uma ampla gama de novas tintas que solidificam-se em materiais com propriedades elétricas e mecânicas úteis. Estas tintas de impressão 3D permitem ir além de formulário para a funcionalidade de incorporação.

Para imprimir construções de tecido em 3D com um padrão pré-definido, os pesquisadores precisavam de varias “tintas” funcionais, com propriedades biológicas úteis, então que eles desenvolveram uma série de “bio-tintas” – substâncias amigáveis aos tecidos que contenham ingredientes chave para os tecidos vivos. Uma dessas tintas continha a matriz extracelular, o material biológico que “aglutina” as células em tecidos. Uma segunda tinta continha tanto da matriz extracelular quanto células vivas.

E para criar vasos sanguíneos, eles desenvolveram uma terceira de tinta com uma propriedade incomum: ele derrete a medida que esfria, e não conforme se aquece. Isto permitiu aos cientistas criar a primeira impressão de uma rede interligada de filamentos, e em seguida, derretê-los pelo frio do material e pela sucção do líquido para criar uma rede de tubos ocos, ou vasos.

A equipe de Harvard, em seguida, testou o método para avaliar o seu poder e versatilidade. Eles imprimiram construções de tecido em 3D com uma variedade de arquiteturas, culminando em uma construção intricada e padronizada contendo vasos sanguíneos e três tipos diferentes de células – uma estrutura que se aproxima da complexidade dos tecidos sólidos.

Além disso, quando eles injetaram células endoteliais humanas na rede vascular, as células se desenvolveram no revestimento dos vasos sanguíneos. Manter as células vivas e em crescimento na construção de tecidos representa um passo importante para a impressão de tecidos humanos.

A equipe agora está focada na criação de tecidos 3D funcionais que sejam realistas o bastante para testar a segurança e eficácia de medicamentos.

Os cientistas também poderiam usar as construções de tecidos impressos para estudar as atividades de um tecido vivo que requerem arquitetura complexa, como a cicatrização de feridas, crescimento dos vasos sanguíneos, ou o desenvolvimento de um tumor.

Referências

  1. David B. Kolesky, Ryan L. Truby, A. Sydney Gladman, Travis A. Busbee, Kimberly A. Homan, Jennifer A. Lewis. 3D Bioprinting of Vascularized, Heterogeneous Cell-Laden Tissue ConstructsAdvanced Materials, 2014; DOI:10.1002/adma.201305506
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Escrito por George Cruz

Técnico em química, programador, graduando em engenharia mecânica, um amante do conhecimento, da boa música e da arte.

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Cientistas de Harvard criam novo método para impressão de tecidos vivos em 3D realistas o suficiente para testar drogas e para substituir tecidos lesionados