Nova Biotinta com nanotecnologia aproxima modelos vasculares da realidade clínica

Doenças vasculares como aneurismas, doença arterial periférica assim como coágulos no interior dos vasos sanguíneos são responsáveis por até 31% de óbitos globalmente. Apesar desse alto percentual, os avanços no desenvolvimento de medicamentos cardiovasculares diminuíram nos últimos 20 anos.

Um fator que contribui para o lento progresso terapêutico nessa área, é justamente a falta de modelos in vitro que melhor mimetizem o dinamismo (suportar estímulos de estiramento e compressão) e a complexidade (heterogeneidade celular) que os modelos vasculares possuem.


A fim de criar um modelo vascular que fosse fisiologicamente mais representativo ao do corpo humano, um grupo de pesquisadores da Universidade do Texas, decidiu utilizar duas tecnologias de fronteira: A Bioimpressão 3D e a Nanotecnologia.

Representação esquemática do processo de Biofabricação dos contruídos vasculares, utilizando a Bioimpressão. Além de modelos saudáveis, os autores também mimetizaram patologias da vasculatura [Fonte: Gold et al., 2021]


Para mimetizar a anatomia vascular de forma mais precisa, a Biotinta escolhida deve possuir características como: (I) Biocompatibilidade, (II) Boa printabilidade e (III) Estabilidade estrutural para suportar a maturação do construído Bioimpresso. Embora a primeira vista possa parecer algo simples de ser alcançado, combinar essas três propriedades em um único material ainda é um dos grandes desafios na área de Bioimpressão de Tecidos e Órgãos.


Dentro desse contexto, o grande diferencial do estudo foi ter utilizado componentes em escala nanométrica para compor a Biotinta. O sinergismo entre Nanotecnologia e Engenharia Tecidual é uma tendência, uma vez que nanomateriais apresentam diversas propriedades que são mais aprimoradas, quando comparado com a sua mesma versão em macro escala.


A biotinta utilizada foi composta de: Metacrilato de gelatina (GelMa), poli (etilenoglicol) diacrilato (PEGDA), nanoargilas, células endoteliais e células de músculo liso. O compósito gerado de GelMa-PEGDA-Nanoargila, permite interações celulares e propriedades mecânicas ajustáveis, enquanto ainda mantém uma rede estabilizada para Bioimpressão por extrusão. Resultando em uma biotinta com alta fidelidade anatômica.


Processo de Bioimpressão do construído similar a vaso, utilizando a Biotinta descrita acima [Fonte: Gold et al., 2021]

A Bioimpressão das biotintas, gerou construídos vasculares anatomicamente precisos, com alta viabilidade celular e capazes de suportar os estresses mecânicos, similares com os quais os vasos in vivo sofrem. Além dos construídos saudáveis de vasos, os autores também conseguiram mimetizar vasos com tromboinflamação.

(A) Viabilidade do construído. (B) Estresses mecânicos. (C) Construídos Bioimpressos com tromboinflamação. [Fonte: Gold et al., 2021]

A biofabricação de construídos vasculares, que sejam anatomicamente e funcionalmente fiéis ao in vivo, tem aplicabilidades que vão além da Engenharia Tecidual. Podendo ser utilizados como modelos de estudo, aumentando o entendimento mecanicista de patologias, como a síndrome tromboinflamatória obstrutiva dos vasos pulmonares, ocasionada pelo vírus Sars-CoV-2.


A tecnologia de Bioimpressão é altamente versátil e tende a cada vez mais ser empregada tanto nos setores industriais quanto acadêmicos. Isto porque, atualmente, é a única estratégia de Biofabricação que permite gerar construídos tissulares robustos e heterogêneos, como nunca antes foi alcançado. É uma área multidisciplinar, onde profissionais com diferentes expertises podem contribuir!! Ficou interessado e quer se aprofundar mais nessa área? Acesse a nossa plataforma EAD e confira os diversos cursos que temos na área de Biofabricação e Bioimpressão 3D!


Referência

GOLD, Karli A.; SAHA, Biswajit; PANDIAN, Navaneeth Krishna Rajeeva; WALTHER, Brandon K.; PALMA, Jorge A.; JO, Javier; COOKE, John P.; JAIN, Abhishek; GAHARWAR, Akhilesh K.. 3D Bioprinted Multicellular Vascular Models. Advanced Healthcare Materials, [S.L.], p. 2101141, 26 jul. 2021. Wiley. http://dx.doi.org/10.1002/adhm.202101141.


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