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Atualmente, a impressão 3D não é mais utilizada apenas para a criação de protótipos a partir de termoplásticos. Os avanços, tanto no campo da biologia celular, quanto na engenharia de materiais, têm impulsionado pesquisadores ao redor do mundo a utilizar as impressoras para produzir estruturas similares a tecidos e órgãos humanos.
Nessa estratégia – conhecida como Bioimpressão 3D – uma biotinta (formulação composta por células de um paciente encapsuladas em hidrogéis), é depositada de forma controlada, em padrões pré-definidos, pelas Bioimpressoras, formando assim construídos similares a tecidos e órgãos humanos.
As Bioimpressoras são inspiradas em impressoras 3D tradicionais, como as baseadas em extrusão e estereolitografia. Comparativamente, a diferença entre ambas consiste nas adaptações feitas em uma Bioimpressora para que as células e materiais biológicos possam ser impressos mantendo, concomitantemente, a sua integridade e viabilidade. Um exemplo dessa adaptação é a substituição de cabeçotes extrusores de termoplásticos, que podem chegar a temperaturas de 250ºC, por seringas carregadas com biotintas. Essa substituição é necessária, uma vez que as células humanas jamais suportariam temperaturas tão extremas.
No Brasil, a startup Bioedtech é a pioneira em fabricar Bioimpressoras a partir de impressoras 3D. Em 2018, a startup iniciou seus desenvolvimentos utilizando uma impressora 3D básica da Creality a fim de fabricar Bioimpressoras de baixo custo, versáteis e com operabilidade simples e intuitiva. O primeiro fruto desta criação foi a adaptação do modelo Ender 3, que resultou na BioEnder, uma Bioimpressora de extrusão de seringa simples, no entanto extremamente versátil, de baixo custo e fácil acessibilidade.
O sucesso do modelo já rendeu mais de 40 vendas, com procura no âmbito nacional e internacional. Por ser uma Bioimpressora de baixo custo, com boa precisão e desempenho, contendo módulos que se adequam às necessidades de cada usuário, a BioEnder ganhou fama internacional ao ser citada na Applied physics review, uma revista científica prestigiada internacionalmente. Atualmente, a BioEnder conta com 3 versões de cabeçote - V1 básica, V2 com UV e V3 com controle de temperatura.
Em 2021, a Creality do Brasil firmou uma parceria com a Bioedtech para que haja o desenvolvimento de uma bioimpressora a partir do modelo Halot-One. O modelo Halot-One é uma nova geração de impressoras 3D de resinas, com alto desempenho, alta precisão dos três eixos e integra facilidades como o próprio software de fatiamento, com interface amigável. A cofundadora e diretora de inovação da Bioedtech, Janaína Dernowsek, explica porque a equipe pretende utilizar esse modelo de impressora 3D:
“Temos como objetivo, modificar a Halot-One para que ela se torne uma Bioimpressora de baixo custo capaz de imprimir biotintas fotocuráveis. Sabemos que uma biotinta ideal deve apresentar propriedades-chave como: boa printabilidade, biocompatibilidade e promover o suporte estrutural das células, para que elas possam maturar e virar um tecido. Atualmente, a maioria das biotintas existentes são compostas de biomateriais naturais, como gelatina e colágeno. Nós da Bioedtech, também pretendemos adaptar essas biotintas para torná-las fotocuráveis, junto com parceiros da USP-SP”
“Adaptar uma impressora de fotopolimerização UV, para que ela possa imprimir estruturas similares a tecidos e órgãos, é vantajoso quando comparado a outros métodos de impressão, como, por exemplo, os baseados em extrusão. Uma vez que, a ausência de um bico extrusor permite trabalhar com diferentes viscosidades de biotintas, assim como reduz o estresse de cisalhamento infligidos às células. Ao ajustar a intensidade do laser, também é possível produzir construídos similares a tecidos e órgãos com maior precisão, em menor tempo e mantendo a viabilidade celular. Características essas essenciais para a qualidade final do bioproduto para aplicações biomédicas” Diz a diretora de inovação.
Com relação as expectativas e desafios dessa nova fase, o diretor de tecnologia e também cofundador da Bioedtech, Alessandro Queiroz, explica: "Ao utilizar método de cura camada a camada por luz UV conseguimos uma uniformidade do hidrogel que outro método de bioimpressão não consegue entregar e manter a homogeneidade do hidrogel permite uma melhor integração das células para desenvolvermos tecidos mais complexos."
"No ponto de vista técnico, nós da Bioedtech, temos desafios em várias etapas do processo de Bioimpressão, desde programação, química e biológica, mas cremos que valerá a pena desenvolver uma tecnologia de baixo custo - e grande potencial - em parceria com a Creality para que assim possamos tornar reais aplicações na área de biofabricação, que antes eram apenas conceitos"
A adaptação da Halot-One para o campo da Bioimpressão 3D também abre portas para a sua aplicação em outros setores, além da área biomédica. Estabelecer e validar os hidrogéis fotocuráveis para a Bioimpressão por fotopolimerização, permite, por exemplo, a impressão de arcabouços estruturalmente estáveis, em menor tempo e que podem servir de suporte, por exemplo, para encapsular microrganismos fotossintetizantes, otimizando a produção de energia limpa ou até mesmo no setor alimentício, bioimprimindo células bovinas para produzir um bife similar ao real, sem a necessidade de abate e sofrimento de animais.
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