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Doenças pulmonares matam milhões de pessoas ao redor do mundo a cada ano. As opções de tratamento são limitadas, e modelos animais para estudar essas doenças e medicamentos experimentais são inadequados. Agora, pesquisadores descrevem em Materiais biológicos aplicados da ACS seu sucesso na criação de uma biotinta à base de muco para impressão 3D de tecido pulmonar. Esse avanço pode um dia ajudar a estudar e tratar condições pulmonares crônicas.
Enquanto algumas pessoas com doenças pulmonares recebem transplantes, os órgãos doados continuam escassos. Como alternativa, medicamentos e outros tratamentos podem ser usados para controlar os sintomas, mas não há cura disponível para distúrbios como doença pulmonar obstrutiva crônica e fibrose cística. Os pesquisadores continuam buscando medicamentos melhores, muitas vezes contando com testes em roedores. Mas esses modelos animais podem capturar apenas parcialmente as complexidades das doenças pulmonares em humanos e podem não prever com precisão a segurança e a eficácia de novos medicamentos. Enquanto isso, os bioengenheiros estão explorando a produção de tecido pulmonar em laboratório, seja como um modelo mais preciso para estudar pulmões humanos ou como um material potencial para uso em implantes. Uma técnica envolve estruturas de impressão 3D que imitam o tecido humano, mas projetar uma biotinta adequada para dar suporte ao crescimento celular continua sendo um desafio. Então, Ashok Raichur e colegas se propuseram a superar esse obstáculo.
A equipe começou com mucina, um componente do muco que não foi amplamente explorado para bioimpressão. Segmentos da estrutura molecular deste polímero antibacteriano se assemelham ao fator de crescimento epidérmico, uma proteína que promove a fixação e o crescimento celular. Raichur e colegas reagiram mucina com anidrido metacrílico para formar mucina metacrilada (MuMA), que eles então misturaram com células pulmonares. Ácido hialurônico — um polímero natural encontrado em tecidos conjuntivos e outros — foi adicionado para aumentar a viscosidade da biotinta e melhorar o crescimento celular e a adesão ao MuMA. Depois que a tinta foi impressa em padrões de teste, incluindo grades redondas e quadradas, ela foi exposta à luz azul para reticular as moléculas de MuMA. As ligações de reticulação estabilizaram a estrutura impressa na forma de um gel poroso que absorveu água prontamente para dar suporte à sobrevivência celular.
Os pesquisadores descobriram que os poros interconectados no gel facilitaram a difusão de nutrientes e oxigênio, encorajando o crescimento celular e a formação de tecido pulmonar. As estruturas impressas eram atóxicas e lentamente biodegradadas sob condições fisiológicas, tornando-as potencialmente adequadas como implantes nos quais o andaime impresso seria gradualmente substituído por tecido pulmonar recém-crescido. A biotinta também poderia ser usada para fazer modelos 3D de pulmões para estudar processos de doenças pulmonares e avaliar tratamentos potenciais.
Os autores reconhecem o financiamento do Departamento de Ciência e Tecnologia do Governo da Índia.
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