Brasileiro reconstrói menisco de joelho utilizando Bioimpressora nacional

O menisco é uma estrutura semicircular, composta de fibrocartilagem (cartilagem fibrosa). Essa cartilagem exibe uma quantidade heterogênea de componentes, tais como matriz extracelular, fibras de colágeno do tipo I e II, condrócitos, entre outras substâncias. A disposição, aparentemente irregular desses componentes, confere ao menisco a capacidade de atuar como um amortecedor para proteger a cartilagem articular, suportando forças mecânicas como cisalhamento, tensão e compressão.


Localização e morfologia do menisco [Fonte: American Academy of Orthopaedic Surgeons; Athanasiou e Sanchez-Adams 2009]

As lesões do menisco são prevalentes na clínica médica, principalmente no diagnóstico ortopédico. Como o menisco tem vascularização limitada e capacidade de cicatrização abaixo do ideal, lesões meniscais sintomáticas podem exigir reconstrução cirúrgica. Embora essas lesões tendem a serem decorrentes de práticas esportivas, ações que levam a traumas repentinos, em indivíduos de qualquer idade, assim como o envelhecimento, também podem desencadear injúrias meniscais.

Atualmente, o objetivo do reparo do menisco é manter a estrutura e a função do tecido sempre que possível. No entanto, a incapacidade dos cirurgiões de recuperar as propriedades estruturais e funcionais no caso de lesões traumáticas complexas continua sendo um grande desafio.

Diante desse desafio, novas abordagens utilizando engenharia tecidual avançada, estão sendo estudadas. E esse é o caso do brasileiro e doutor Thiago Stocco, que conseguiu desenvolver um construído similar a menisco, através da Bioimpressão 3D. Thiago, que é doutor pela Faculdade de Ciências Médicas da Universidade Estadual de Campinas e foi visitante na Havard Medical School, teve como objetivo da sua tese biofabricar implantes de menisco com morfologia e propriedades mecânicas similares as reais, utilizando para isso a Bioimpressão 3D e a Nanotecnologia!


Menisco personalizado bioimpresso com o modelo V4 de Bioimpressora, desenvolvido exclusivamente pela Bioedtech [Fonte: Dr. thiago Stocco]

Em uma conversa para a Bioedtech, Dr. Thiago comenta um pouco sobre o seu estudo:

Bioedtech: Qual foi a sua principal motivação para explorar esse tema?

Thiago: Muito disso vem por conta do meu background acadêmico. A minha primeira graduação foi em fisioterapia, eu me especializei na área de ortopedia e traumatologia. Então eu busquei a aplicação para um tecido que eu tivesse conhecimento mais profundo e dentre eles eu escolhi o menisco. O menisco é um tecido que tem uma maior taxa de lesão. É um tecido com baixa taxa de regeneração e que, principalmente, não tem um tratamento eficaz até hoje que seja um consenso na prática clínica. E além disso acomete diversas faixas etárias.


Bioedtech: O que te levou a usar uma Bioimpressora para a construção do menisco e não uma abordagem manual?

Thiago: Isso é uma coisa que é bem específica do menisco. O menisco ele tem uma nano e macro estrutura bem definida. O funcionamento mecânico dele depende desse formato e não dá para recaptulá-lo de qualquer forma. Atualmente, no mercado, nós já temos disponíveis alguns meniscos artificiais mas de tamanhos padrões. No entanto, nós temos joelhos de todos os tamanhos (de pessoas mais jovens, maiores e menores) e se não fizermos esses meniscos personalizados, eles não irão funcionar como deveriam. Nesse caso, a Bioimpressão 3D foi utilizada pela natureza do tecido. É um tecido que precisa dessa Bioimpressora para ser construído!


Bioedtech: Quais foram os principais resultados alcançados na sua pesquisa. O que você gostaria de destacar?

Thiago: A primeira coisa seria falar que a estratégia de adicionar camadas de nanofibras poliméricas de policaprolactona e nanotubos de carbono biomimeticamente alinhadas foram positivas tanto para manter a estrutura do tecido quanto para auxiliar as propriedades mecânicas, além de não prejudicar a viabilidade das células tronco que compunham a biotinta. Foi viável utilizarmos a Bioimpressão como estratégia para alcançarmos um menisco personalizado e biomimético. Personalizado porque utilizamos imagens de ressonância magnética do próprio paciente para reconstruir a geometria exata da anatomia.


Bioedtech: Quais são os próximos passos desse projeto?

Thiago: O próximo passo desse trabalho é validar a estratégia de Bioimpressão utilizando outros hidrogéis que possuam propriedades mecânicas melhores dos que a gente usou. Nós usamos o colágeno do tipo I e não possui uma propriedade mecânica tão boa. Embora tenha todos os benefícios biológicos, para o menisco especificamente não tem uma propriedade mecânica compatível, então os próximos passos seriam esses, validar com outros hidrogéis mais rígidos e aplicar em modelos animais, como os porcos. Embora a ideia de aplicar em modelos animais não me agrade tanto!


Bioedtech: O que você espera dentro do campo da engenharia tecidual? Você enxerga alguma perspectiva dentro desse campo?

Thiago: Sim, eu acho que tem tudo para ser o futuro da medicina regenerativa e principalmente quando falamos de transplante de órgãos, onde ainda temos que lidar com a escasez e filas grandes. Eu acho que no futuro essa prática pode se tornar realidade. Eu acredito muito que isso seja um futuro promissor.


Bioedtech: E dentro da sua área, na fisioterapia, como você acha que a sua tese tende a melhorar a realidade dos fisioterapeutas?

Thiago: Existe uma área criada nos Estados Unidos, por alguns pesquisadores, chamada de "Reabilitação regenerativa", que é a junção da medicina regenerativa com a fisioterapia. Uma vez implantado um tecido criado em laboratório, questões como: Como reabilitaremos esse tipo de paciente, será que o protocolo de reabilitação irá mudar? Se no caso do menisco bioimpresso, ao colocarmos no paciente, esse paciente poderá sair andando? Quanto tempo deverá fazer repouso? Quais exercícios ele poderá fazer? Então ainda existe essa lacuna voltada para a interface entre fisioterapia e medicina regenerativa.

A medicina regenerativa está trazendo muito conhecimento básico para a fisioterapia: O que nós podemos fazer na fisioterapia para aumentar a regeneração dos tecidos e com todo esse conhecimento será possível aplicar lá na prática clínica.

Então é importante esse tipo de pesquisa, para podermos entender melhor sobre o próprio tecido ortopédico e como acelerar a regeneração dele.


O modelo de Bioimpressora utilizada no estudo:


A Bioimpressora utilizada nesse estudo foi o modelo V4, desenvolvido exclusivamente pela Bioedtech. O modelo V4, é um dos modelos mais robustos e completos desenvolvido por uma empresa brasileira. Essa Bioimpressora agrega - além do sistema de extrusão mecânica - um sistema piezoelétrico (baseado em gotas) com precisão de 1µm!! Aceita até 4 seringas com biotintas distintas, um sistema de fotocuragem, através da luz UV, acoplado a uma capela UV para o pós processamento do construído. Além disso, com essa Bioimpressora é possível Bioimprimir esferoides e organoides celulares de forma mais controlada. O diferencial competitivo desta máquina é a sua capacidade modular. Ou seja, a possibilidade de acoplar até quatro seringas diferentes, permite que o usuário possa biofabricar construídos tissulares heterogêneos, tendo assim um modelo de estudo mais fiel ao tecido humano.


Confira mais em nosso site ou entre em contato conosco pelo email suporte@biotech.com.br


 

Conheça um pouco mais sobre Dr Thiago Stocco:


Thiago Stocco concluiu seu doutorado em Ciências (Clínica médica) pela Faculdade de Ciências Médicas da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) com passagem pelo Zhang Lab (Laboratory of Engineered Living Systems, Brigham and Women’s Hospital) na Harvard Medical School. É mestre em Engenharia Biomédica pela Univap, atuando no Laboratório de Nanotecnologia Biomédica com o desenvolvimento de implantes regenerativos baseados em biomateriais nanoestruturados. Atua como docente, coordenador, supervisor responsável pelo setor de Fisioterapia Ortopédica, Traumatológica e Reumatológica da Universidade Santo Amaro (UNISA) e atualmente suas pesquisas se concentram em engenharia de tecidos e medicina/reabilitação regenerativa, principalmente na aplicação de bioimpressão 3D e nanobiomateriais para o tratamento de lesões teciduais do sistema musculoesquelético (Ex. cartilagem articular, menisco do joelho e osso).



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