A engenharia de tecidos é um campo emergente no qual células, biomateriais e biotecnologias são empregadas para substituir ou regenerar tecidos danificados ou doentes. Atualmente, isso é conseguido através da geração de um andaime de biomaterial fora do corpo, maturação em um biorreator e implantação cirúrgica do tecido criado no paciente. Esta cirurgia, no entanto, apresenta o risco adicional de infecção, aumenta o tempo de recuperação e pode até negar os benefícios terapêuticos do implante.
Para evitar essas complicações, uma equipe de pesquisa dos EUA está desenvolvendo uma maneira de fabricar andaimes de tecido 3D dentro de um paciente vivo – a chamada engenharia de tecidos intracorpóreos. Os pesquisadores, do Instituto Terasaki, da Universidade Estadual de Ohio e da Universidade Estadual da Pensilvânia, pretendem usar a impressão 3D robótica de gravação direta para dispensar biomateriais carregados de células (bioinks) de uma maneira programável e altamente precisa. As bioinks impressas são entregues através de incisões cirúrgicas minimamente invasivas e o próprio corpo atua como o biorreator para a maturação.
Qualquer técnica usada para imprimir tecidos diretamente dentro do corpo, no entanto, deve atender a um conjunto específico de requisitos. O biomaterial deve ser imprimível em 3D à temperatura do corpo (37 ° C), por exemplo, e todas as etapas processuais não devem prejudicar o paciente. Por exemplo, os métodos atuais usam luz UV para reticular o tecido construído, o que não é seguro para uso dentro do corpo.
Para atender a esses requisitos, a equipe produziu um bioink especialmente formulado, projetado para impressão diretamente no corpo. Eles usaram o gel de hidrogel metacrilolo (GelMA) como biomaterial e introduziram a laponita e a metilcelulose como modificadores reológicos para melhorar a capacidade de impressão. “Esta formulação de bio-tinta é imprimível em 3D em temperatura fisiológica e pode ser reticulada com segurança usando luz visível dentro do corpo”, explica o primeiro autor Ali Asghari Adib.
Os pesquisadores usaram a formulação GelMA / Laponite / metilcelulose (GLM), com e sem fibroblastos encapsulados, para construir estruturas complexas de tecidos 3D com dimensões clinicamente relevantes e estruturas consistentes. Eles imprimiram com sucesso os andaimes em 3D em pedaços de agarose e peito de frango, usando reticulação no local com luz visível. Para o GLM carregado de células, os fibroblastos exibiram propriedades mecânicas consistentes e uma viabilidade de 71-77% ao longo de 21 dias nos andaimes impressos.
Outro desafio da engenharia de tecidos intracorpóreos é anexar a estrutura impressa a superfícies de tecidos moles e vivos. Para isso, os pesquisadores empregaram uma técnica única de intertravamento usando a impressora 3D robótica. Eles modificaram a ponta do bico para penetrar 1,6 mm nas superfícies macias e preencher o espaço perfurado com bioink à medida que ele se retirava, criando assim uma âncora para a construção do tecido. Em experimentos com agarose e pedaços de frango, esse mecanismo entrelaçado criou uma ligação mais forte dos andaimes ao tecido. A equipe observou aumentos de 3,5 vezes (frango) e 4 vezes (agarose) na força de adesão do biomaterial ao tecido em comparação com a impressão na superfície do tecido.
Os pesquisadores concluem que o biomaterial GLM e o mecanismo de bloqueio robótico abrem caminho para a engenharia de tecidos intracorpóreos. Isso poderia fornecer opções laparoscópicas minimamente invasivas e de menor risco para procedimentos como impressão 3D de malhas de reparo de hérnia biofuncional, implante de adesivos para melhorar a função ovariana, criação de andaimes carregados de células para reparar defeitos de tecidos ou órgãos e entrega de medicamentos. biomateriais carregados ou amarrados por fator de crescimento para melhorar a regeneração do tecido.
“Desenvolver tecidos personalizados que podem tratar de várias lesões e doenças é muito importante para o futuro da medicina”, diz Ali Khademhosseini, diretor e CEO do Terasaki Institute. “O trabalho apresentado aqui aborda um desafio importante na fabricação desses tecidos, pois nos permite entregar as células e materiais certos diretamente ao defeito na sala de operações”.
Publicado em 24/06/2020 11h07
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