Bioimprimindo pelo celular: Uma realidade possível?

Imagine a seguinte cena: Você está em um local remoto, com poucos recursos, e sofreu uma lesão muscular profunda. E se você tivesse um dispositivo capaz de restaurar essa lesão de forma rápida, eficiente e sem a necessidade de intervenção cirúrgica intensa?


Ou então, você está sendo obrigado a aprender anatomia por EAD (ensino a distância), não seria mais fácil poder imprimir um modelo anatomicamente fiel para você estudar? Esses cenários parecem distantes, não é mesmo? Mas e se uma tecnologia assim já existisse?


Em um estudo pioneiro, coordenado pelo pesquisador renomado de Harvard, Shrike Zhang, foi reportado o desenvolvimento de uma Bioimpressora modular e portátil utilizando um smartphone como peça principal (Video 1).


(Vídeo 1) Protótipo imprimindo uma peça em resina comercial. [Fonte: Li et al., 2021]

Essa Bioimpressora é baseada no processamento de luz digital (DLP). Neste tipo de bioimpressão, o construído é biofabricado através da projeção de padrões de luz digital, camada por camada (Figura 1-A). A DLP pode ser feita utilizando fotoiniciadores de luz visível, o que é uma escolha mais segura do que a luz UV, quando estamos lidando com materiais biológicos. Com dimensões de 10 cm de largura x 20 cm de comprimento x 20 cm de altura, o protótipo foi desenhado para abrigar um smartphone como projetor dos padrões de luz (Fig 1, B-C).


Fig 1. (A) Ilustração esquemática do funcionamento de uma impressora DLP. [Imagem: 3dlab.com]. (B,C) Protótipo desenvolvido no artigo. (D) Modelagem e e impressão possibilitada pela inserção do smartphone [Fonte: Li et al., 2021].
Tentando alcançar o grau máximo de portabilidade, um outro ponto diferencial desse estudo foi o software desenvolvido pelo grupo de pesquisa. O programa permite ao usuário escanear as feridas em 3D. Os modelos gerados pelo software são então convertidos e podem ser bioimpressos em tempo real e de forma específica para o usuário (Fig 1, D).

Para testar a funcionalidade e a resolução do protótipo, os pesquisadores utilizaram tanto resinas comerciais quanto hidrogéis (poli (etilenoglicol) -diacrilato, gelatina metacriloil ou gelatina alilada). Arquiteturas de superfícies detalhadas, com características porosas ou estruturas ocas foram impressas com sucesso. A resolução alcançada foi de 23 µm, com capacidade 34x mais rápida de impressão, quando comparado com modelos comerciais (Fig 2).


Fig 2. Diferentes geometrias escaneadas e impressas utilizando o protótipo desenvolvido no estudo [Fonte: Li et al., 2021]

Para validar a capacidade do protótipo de atuar como Bioimpressora, um implante ósseo contendo uma arquitetura porosa e irregular, mimetizando a estrutura esponjosa do osso nativo, foi feita (Fig 3, A). A estrutura foi produzida em um tamanho de 8 mm e implantada com sucesso em um defeito femoral de porco ex vivo (Fig 3, A).


Fig 3. Validação do processo de Bioimpressão realizada pelo protótipo [Fonte; Li et al., 2021]

A bioimpressão in situ, ou seja, diretamente no sítio danificado, também foi realizada, utilizando como modelo uma lesão muscular em suíno. Para isso, uma biotinta composta de GelMa (gelatina), fotoiniciador e células musculares foi utilizada. Foi visto que, o protótipo foi capaz de escanear a lesão tecidual e depositar as células corretamente no local. Biofabricando um construído de 1mm em apenas 60 segundos! (Fig 3, B). O tecido bioimpresso foi analisado após 14 dias quanto a viabilidade celular, a qual se manteve superior a 95% (Fig 3, C).


Apesar de ainda ser um protótipo, a tecnologia desenvolvida apresenta um grande potencial tecnológico. Ao lembrarmos que a Bioimpressão pode ter diversas aplicabilidades, a possibilidade de bioimprimir estruturas complexas, heterogêneas, de forma rápida e com alta viabilidade celular - utilizando para isso um equipamento portátil - abre possibilidades para desenvolvermos construídos para a engenharia tecidual humana e veterinária, para desenvolver novos biossensores, alimentos, novos fármacos, cosméticos e até mesmo fontes de energias sustentáveis!


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Referência

LI, Wanlu; WANG, Mian; MILLE, Luis Santiago; LARA, Juan Antonio Robledo; HUERTA, Valentín; VELÁZQUEZ, Tlalli Uribe; CHENG, Feng; LI, Hongbin; GONG, Jiaxing; CHING, Terry. A Smartphone‐Enabled Portable Digital Light Processing 3D Printer. Advanced Materials, [S.L.], p. 1-13, 18 jul. 2021. Wiley. http://dx.doi.org/10.1002/adma.202102153.


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