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E se os danos aos órgãos pudessem ser reparados simplesmente cultivando um novo órgão no laboratório? Melhorar a capacidade dos pesquisadores de imprimir células vivas sob demanda em arquiteturas 3D complexas e geométricas bem definidas é essencial para esse trabalho, bem como para testes toxicológicos sem animais.
Num estudo recentemente publicado em Ciência e Engenharia de Biomateriais ACS, pesquisadores da Universidade de Osaka superaram limitações anteriores que dificultavam o crescimento celular e a fidelidade geométrica das arquiteturas bioimpressas. Este trabalho pode ajudar a aproximar as construções celulares impressas em 3D da imitação de tecidos e órgãos biológicos.
Desde que a bioimpressão foi relatada pela primeira vez em 1988, usando uma impressora jato de tinta padrão, os pesquisadores exploraram o potencial desse procedimento de montagem de tecido camada por camada para regenerar partes danificadas do corpo e testar hipóteses médicas. A bioimpressão consiste em ejetar uma “tinta” contendo células de um bico de impressão para formar estruturas 3D. Geralmente é mais fácil imprimir estruturas duras do que macias. No entanto, as estruturas moles são preferíveis em termos de crescimento celular nas estruturas impressas. Ao imprimir estruturas moles, fazê-lo em um suporte de impressão é eficaz; contudo, a solidificação da tinta no suporte preenchido num recipiente pode resultar na sua contaminação com substâncias indesejadas do suporte. A solidificação da tinta em uma matriz macia utilizando um suporte de impressão sem contaminação, mantendo a viabilidade celular, foi o objetivo deste trabalho.
“Em nossa abordagem, uma impressora 3D distribui alternadamente a tinta que contém as células e um suporte de impressão”, explica Takashi Kotani, principal autor do estudo. “O interessante é que o suporte também desempenha um papel facilitador da solidificação da tinta. Tudo o que é necessário para a solidificação da tinta está no suporte e, após a remoção do suporte, a geometria das estruturas celulares impressas macias permanece intacta.
O peróxido de hidrogênio do suporte permitiu que uma enzima na tinta iniciasse a gelificação da tinta, resultando em uma montagem de células encerradas em gel em poucos segundos. Esta rápida gelificação evitou a contaminação do conjunto durante a formação. Depois de remover o suporte, construções 3D simples, como geometrias de trapézio invertido, bem como formatos de nariz humano – incluindo pontes, buracos e saliências – foram prontamente obtidas.
“Retemos em grande parte a geometria e o crescimento das células dos fibroblastos de camundongos, e as células permanecem viáveis por pelo menos duas semanas”, diz Shinji Sakai, autor sênior. “Essas células também aderem e proliferam em nossas construções, o que destaca o potencial do nosso trabalho na engenharia de tecidos”.
Esta nova técnica é um passo importante na engenharia de conjuntos de células e tecidos humanos. Trabalhos futuros poderão envolver uma maior otimização da tinta e do suporte, bem como a incorporação de vasos sanguíneos no tecido artificial para melhorar a sua semelhança com as arquiteturas fisiológicas. A medicina regenerativa, a toxicologia farmacêutica e outros campos se beneficiarão deste trabalho e de novas melhorias na fidelidade precisa da bioimpressão.
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