Bioimpressão de tímpano

A membrana timpânica humana, ou tímpano, é um tecido côncavo e fino, com cerca de 10 milímetros de largura. Localiza-se na extremidade do canal auditivo externo, separando os compartimentos externo do ouvido médio. Tem como função realizar a condução do som até a orelha interna, assim como proteger a orelha média contra infecções.



Fig 1. Esquema representativo da anatomia auricular [Fonte: Google images]


As perfurações da membrana timpânica representam uma condição séria do ouvido que pode causar perda auditiva, infecções crônicas e, em alguns casos, danos irreversíveis ao tímpano. Dentre os fatores que induzem essas perfurações estão; os traumas acústicos e as infecções microbianas, como a otite crônica.


Embora as lesões de pequeno porte consigam ser reparadas naturalmente, grandes perfurações são de difícil reparo, uma vez que as células do indivíduo não conseguem migrar, proliferar e produzir os componentes necessários para um reparo eficiente. Para isso, cirurgias de enxerto autólogo, onde uma extensão de tecido, como por exemplo o cartilaginoso, é retirado do próprio paciente e adicionado no local lesionado, são utilizadas como estratégia regenerativa. No entanto, esses enxertos não conseguem reconstituir tanto a geometria quanto as propriedades mecanoacústicas inerentes a membrana de um tímpano.


Diante desse desafio, a Bioimpressão passa a ser uma estratégia com potencial facilitador para alcançar a morfologia e as propriedades adequadas de uma membrana timpânica. Isto porque, no processo de Bioimpressão a imagem referente a região lesionada do paciente é escaneada e transferida para a Bioimpressora que, por sua vez, irá depositar de forma controlada as células e os biomateriais em padroes similares com os da imagem escaneada. Resultando em um construído que é específico para aquele paciente em questão (fig 2).


Fig 2. Processo de Bioimpressão de uma membrana timpânica [Fonte: Anand et al., 2021]


A bioimpressão desses construídos timpânicos já é uma realidade pré-clínica e tem sido testada em cobaias animais, com resultados promissores. Um exemplo recente foi reportado por pesquisadores das Universidades de Maryland e Washington. No estudo, os pesquisadores utilizaram imagens de endoscopia e a tecnologia de Bioimpressão por extrusão para tratar membranas timpânicas perfuradas de chinchillas.

O experimento consistiu na bioimpressão de construídos com a geometria correspondente a lesão dos animais. A biotinta utilizada foi composta de GelMa + Fator de crescimento epidérmico (EGF). Os construídos bioimpressos possuíram a espessura final de 0,4 mm e 14 enxertos foram feitos a fim de avaliar a eficácia da técnica. Após 21 dias, foi visto que os construídos possuíam boa estabilidade mecânica, baixa perda de transferência acústica, foi biocompatível estimulando a colonização e proliferação das células adjacentes. Os resultados clínicos indicaram que 100% das membranas timpânicas foram cicatrizadas com essa abordagem do grupo. Os autores ressaltam que, além da membrana timpânica, outros tecidos, como o vascular, também podem ser beneficiados de tal técnica.


Fig 3. Capacidade de reparo das membranas bioimpressas. (A) Cirurgião utilizando um endoscópio para avaliar a lesão na membrana timpânica. (B) Perfuração. (C) Membrana bioimpressa sendo alocada no sítio da lesão. (D) Membrana bioimpressa enxertada com sucesso. A tabela abaixo indica o grau de sucesso no reparo da lesão comparando cobaias não tratadas (untreated), tratadas apenas com o hidrogel e as tratadas com a biotinta (GelMa + Fator de crescimento epidérmico) a qual foi 100% eficaz [Fonte: Kuo et al., 2018]

Fig 4. Imagem representativa das membranas perfuras após 21 dias. Observar que: O grupo não tratado ainda possuía a lesão (E) e o grupo tratado com os construídos bioimpressos conseguiram ter o reparo da membrana timpânica (F) [Fonte: Kuo et al., 2018]

Outros grupos de pesquisa, como o liderado pelo professor Lorenzo Moroni também estão se dedicando a área de Bioimpressão e Biofabricação auricular. O grupo localiza-se na Universidade de Maastricht, na Holanda e também tem obtido resultados promissores nessa linha de regeneração tecidual.


Referências

KUO, Che-Ying; WILSON, Emmanuel; FUSON, Andrew; GANDHI, Nidhi; MONFAREDI, Reza; JENKINS, Audrey; ROMERO, Maria; SANTORO, Marco; FISHER, John P.; CLEARY, Kevin. Repair of Tympanic Membrane Perforations with Customized Bioprinted Ear Grafts Using Chinchilla Models. Tissue Engineering Part A, [S.L.], v. 24, n. 5-6, p. 527-535, mar. 2018. Mary Ann Liebert Inc. http://dx.doi.org/10.1089/ten.tea.2017.0246.

ANAND, Shivesh; STOPPE, Thomas; LUCENA, Mónica; RADEMAKERS, Timo; NEUDERT, Marcus; DANTI, Serena; MORONI, Lorenzo; MOTA, Carlos. Mimicking the Human Tympanic Membrane: the significance of scaffold geometry. Advanced Healthcare Materials, [S.L.], v. 10, n. 11, p. 2002082, 4 maio 2021. Wiley. http://dx.doi.org/10.1002/adhm.202002082.


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