Bioimpressão de vasos pode auxiliar na sobrevida de animais

As próteses vasculares sintéticas foram desenvolvidas para recapitular a funcionalidade de um vaso sanguíneo. O avanço no desenvolvimento de novos biomateriais tem resultado em próteses mais estáveis e duradouras. Embora a taxa de sucesso tem sido vista para as próteses vasculares com diâmetros maiores que 6mm, mimetizar vasos sanguíneos de pequeno calibre ainda tem sido um grande desafio.


Isto porque, os enxertos atuais são frequentemente trombogênicos (tendem a produzir trombos) e não conseguem simular fielmente tanto a arquitetura estrutural quanto todo o dinamismo de um vaso sanguíneo. Logo, soluções fisiologicamente mais relevantes, como construídos produzidos a partir da célula do próprio paciente, passam a ser uma alternativa a fim de se alcançar uma vasculatura funcional.


Dentro desse contexto, pesquisadores da Universidade de Saga, no Japão, desenvolveram um método inovador utilizando a Bioimpressão de esferoides celulares. Nesse método, construídos similares a vasos foram Biofabricados, atingindo diâmetros de apenas 1.5mm!!

Como funcionou a técnica?

Para alcançar um construído similar a vaso, os pesquisadores utilizaram os esferoides celulares como blocos de construção. Analogamente aos tijolos em uma construção, os esferoides celulares podem ser utilizados como pequenos blocos, sendo depositados lado a lado para que formem um macro tecido.

No estudo, foram utilizados esferoides multicelulares, compostos por: células endoteliais da veia umbilical humana (40%), células do músculo liso da aorta humana (10%) e fibroblastos dérmicos humanos normais (50%). Após formados, os esferoides foram coletados de forma automatizada! Nesse sistema de coleta, somente foram selecionados os esferoides que continham a forma e o diâmetro adequado para compor o construído tubular (Video 1).


Vídeo 1. Processo de Biofabricação do construído similar a vaso de pequeno calibre [Retirado de Itoh et al., 2015].


Após passados por esse controle de qualidade, os esferoides com as características adequadas foram então levados a uma Bioimpressora. Denominada de "Bio-3D printer" essa máquina foi capaz de alocá-los unitariamente em suportes similares a agulhas, para que os mesmos pudessem fusionar entre si em uma morfologia tubular (Figura 1).


Figura 1. Processo de Bioimpressão dos esferoides celulares. (A) Sistema de coleta dos esferoides. (B) Modelagem do construído final. (C) Representação do suporte similar a agulhas no qual os esferoides foram alocados para que pudessem maturar e formar o construído tubular [Retirado de Itoh et al., 2015]

Um total de 500 esferoides foram utilizados para formar o construído. O tempo necessário para a colocação foi de aproximadamente 1,3 horas. Após o processo de Bioimpressão, o mesmo foi cultivado em um biorreator, por 4 dias. Onde o construído final obteve 1,5 mm de diâmetro e 7 mm em comprimento (Figura 2).


Figura 2. (A) Biorreator. (B) Construído final [Retirado de Itoh et al., 2015]


Ao acessar a funcionalidade do construído, os pesquisadores encontraram alta similaridade morfológica comparativamente a um vaso sanguíneo de pequeno calibre. Com lúmem bem definido e estável, assim como a expressão de moléculas características de vasos sanguíneos. Ensaios mecânicos também demonstraram que o construído foi capaz de suportar estresses como compressão e estiramento. Devido a natureza do tecido vascular, os autores reportam que testes mais aprofundados, para mensurar a pressão de ruptura estão sendo realizados.


Devido a excelente performance in vitro, o próximo passo foi transplantar esses construídos em modelos animais. O construído tubular foi implantado na aorta abdominal infra-renal de ratos nudes. Após o tempo de implantação, foi visto que o construído bioimpresso foi capaz de se integrar ao organismo do animal, havendo a remodelação do mesmo e completa enxertia. Os animais permaneceram com as funções vitais preservadas e sem ruptura do construído (Figura 3).


Figura 3. Construído similar avaso sendo enxertado [Retirado de Itho et al., 2015].

Os avanços tecnológicos nos impulsionam cada vez mais para uma transição de construídos/enxertos mais similares o possível com os tecidos nativos. Embora a transição desses modelos para a realidade clínica humana ainda possa demorar alguns anos para se tornar viável, a aplicação deles na medicina veterinária pode chegar em menos tempo. A bioimpressão passa a ser uma tecnologia que vem para auxiliar a prolongar - também - a vida dos pets. Podendo ser uma alternativa clínica para o tratamento de patologias tão corriqueiras como: As doenças valvares degenerativas, a cardiomiopatia dilatada em cães de grande porte, a cardiomiopatia hipertrófica em gatos e até mesmo os acidentes vasculares cerebrais.


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Referência

ITOH, Manabu; NAKAYAMA, Koichi; NOGUCHI, Ryo; KAMOHARA, Keiji; FURUKAWA, Kojirou; UCHIHASHI, Kazuyoshi; TODA, Shuji; OYAMA, Jun-Ichi; NODE, Koichi; MORITA, Shigeki. Scaffold-Free Tubular Tissues Created by a Bio-3D Printer Undergo Remodeling and Endothelialization when Implanted in Rat Aortae. Plos One, [S.L.], v. 10, n. 9, p. 1-13, 1 set. 2015. Public Library of Science (PLoS). http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0136681.


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