Novo método de Bioimpressão rápida produz construídos tissulares em minutos


Na matéria dessa semana, a equipe da Bioedtech traz mais um avanço significativo no campo da Bioimpressão 3D: Pesquisadores da Universidade de Buffalo, nos EUA, conseguiram reduzir o tempo de Bioimpressão de macro construídos tissulares de horas para menos de 20 minutos!


O estudo, publicado na revista de alto impacto Advanced Healthcare Materials, reporta a Bioimpressão de diversos construídos na escala de centímetros, utilizando o método de impressão rápida por estereolitografia. Nessa metodologia, uma fonte luz incide sob uma cuba contendo uma determinada quantidade de hidrogel fotocurável. A rapidez do método deve-se ao fluxo contínuo e rápido do hidrogel associado ao controle da sua fotopolimerização.


A compatibilidade da metodologia foi testada para diferentes hidrogéis, como o poli (etilenoglicol) diacrilato (PEGDA) e a gelatina (GelMa), assim como a combinação de ambos em diferentes concentrações. Independente da composição dos hidrogéis, todas as peças conseguiram ser impressas, preservando a geometria de interesse e mantendo o módulo de elasticidade similar ao de tecidos moles humanos. Como exemplo, o grupo utilizou um modelo de mão humana com tamanho de 2,6 × 1,7 × 5,6 cm (vídeo 1).


Modelo de mão humana sendo impresso em minutos [Fonte: Anandakrishnan et al., 2021].


A peça foi impressa em apenas 20 minutos, se manteve íntegra durante e após o processo, assim como também suportou e se recuperou da força compressiva imposta a ela (vídeo 2).



O modelo foi capaz de se manter íntegro após testes de compressibilidade [Fonte: Anandakrishnan et al., 2021].


Em contraste, o mesmo modelo demorou de 2 a 6,5 horas para ser impresso, utilizando o método tradicional de estereolitografia. Consequentemente, durante o processo, houve a desidratação do hidrogel, resultando na distorção e deslocamento de camadas da peça (fig 1).


Comparação entre o processo convencional (A-B) e o método rápido desenvolvido pelos pesquisadores (C) [Fonte: compressibilidade et al., 2021]

Após a validação da metodologia, utilizando apenas hidrogéis, o próximo passo dos pesquisadores foi realizar a Bioimpressão. Para isso, um dos experimentos realizados foi a Bioimpressão de um construído similar ao fígado, medindo 3,5 cm x 2,5 cm x 1,5 cm, com canais perfusáveis. A biotinta utilizada foi composta de 15% PEGDA, conjugado com peptídeo RGD e hepatócitos. O processo de bioimpressão foi concluído em apenas 5 minutos! (fig 2, A-C).


Construído de fígado vascularizado e Bioimpresso em apenas 5 minutos (A-C). (D) Perfusão contínua de meio de cultura no construído bioimpresso [Fonte: Anandakrishnan et al., 2021]


O tamanho final do construído de fígado foi comparável ao de um feto humano com 26 semanas. Devido a espessura do construído Bioimpresso, um sistema de perfusão contínua também foi adicionado aos experimentos (fig 2, D). Nesse sistema, o meio de cultura atua como o sistema sanguíneo, promovendo a infusão de nutrientes, oxigênio e a retirada de metabólitos produzidos pelas células”

Comparativamente com o método convencional, a citotoxicidade média utilizando a abordagem dos autores chegou a ser de 2-6 vezes menor. O construído de fígado se manteve estruturalmente estável, viável e com preservação das funções metabólicas (avaliado através da produção de albumina) por até 9 dias, pós processo de Bioimpressão. No entanto, os autores acreditam que para alcançar a biofabricação de construídos mais rígidos, e que mantenham a viabilidade celular por maiores cinéticas, será necessário desenvolver novas formulações de biotintas.


Embora a biofabricação de tecidos e órgãos para transplante não seja - ainda - uma realidade clínica, os avanços e validações de novas metodologias estão cada vez mais frequentes. A biofabricação de modelos similares a tecidos e órgãos humanos têm evoluido constantemente. Embora não façam parte da realidade clínica, devido ao alto mimetismo com o sistema fisiológico humano, esses construídos podem ser utilizados como modelos de estudo para o desenvolvimento de novos fármacos e para o entendimento de patologias, de forma personalizada para cada paciente.

Referência

ANANDAKRISHNAN, Nanditha; YE, Hang; GUO, Zipeng; CHEN, Zhaowei; MENTKOWSKI, Kyle I.; LANG, Jennifer K.; RAJABIAN, Nika; ANDREADIS, Stelios T.; MA, Zhen; SPERNYAK, Joseph A.. Fast Stereolithography Printing of Large‐Scale Biocompatible Hydrogel Models. Advanced Healthcare Materials, [S.L.], v. 10, n. 10, p. 2002103, 15 fev. 2021. Wiley. http://dx.doi.org/10.1002/adhm.202002103.



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