Cientistas desenvolveram uma impressora 3D capaz de gerar tecidos de
substituição fortes o suficiente para serem usados em transplantes. Para
mostrar o poder da tecnologia, cientistas imprimiram ossos de
mandíbula, estruturas de cartilagem e o ouvido humano.
Após quase dez nos de desenvolvimento, um equipe de pesquisa liderada
por Anthony Atala, do Instituto de Medicina Regenerativa Wake Forest,
revelou o Sistema de Impressão de Órgãos e Tecidos (ITOP, da sigla em
inglês). Uma vez provado que o sistema é seguro em humanos, essas
estruturas 3D poderiam ser usadas para substituir tecidos danificados.
Por serem desenvolvidas no computador, essas “peças de reposição” serão
feitas conforme a necessidade de cada paciente. Os detalhes desta
descoberta foram publicadas na Nature Biotechnology.
Essas impressoras de material biológico funcionam da mesma forma que
as convencionais 3D, ao produzir objetos camada a camada. A diferença é
que as comuns usam plásticos, resinas e metais, enquanto as outras
utilizam materiais biológicos parecidos com o de tecidos humanos.
As impressoras de materiais biológicos disponíveis atualmente não
conseguem fabricar tecidos de tamanho ou resistência adequados. Os
produtos costumam ser fracos e estruturalmente instáveis para um
transplante cirúrgico. Elas também não conseguem imprimir estruturas
mais delicadas como vasos sanguíneos. Sem esses vasos feitos de forma
adequada, as células não podem ser abastecidas com nutrientes críticos e
oxigênio.
“As células não sobrevivem sem um vaso sanguíneo menor que 200
microns [0,02 milímetro], o que é extremamente pequeno”, disse Atala ao Gizmodo.
“Esta é a distância máxima. E não é apenas para impressão, é a
natureza.” Ele disse que este fator limitante foi o que fez da impressão
de materiais biológicos uma proposição tecnológica tão desafiadora.

Este novo sistema de impressão de materiais biológicos supera cada um
desses problemas. Materiais biodegradáveis que parecem com plástico são
usados para moldar a forma do tecido, e um gel com base de água é
responsável por fazer parte da estrutura da célula (os géis não são
tóxicos às células). Uma estrutura temporária externa ajuda a manter o
formato do objeto durante o processo de impressão. Para corrigir a
questão do limite de tamanho, os pesquisadores inseriram microcanais que
permitem o transporte de células para qualquer local da estrutura.
“Nós, basicamente, recriamos o tubo capilar, criando microcanais que
funcionam como se fossem capilares sanguíneos”, disse Atala.

Para testar os órgãos feitos na impressora 3D de material biológico,
os pesquisadores fizeram uma série de experimentos com animais vivos.
Orelhas do tamanho das de humanos foram implantadas sob a pele de ratos.
Após dois meses, as orelhas continuaram com o mesmo formato, e foram
formados os tecidos da cartilagem e vasos sanguíneos. Tecidos musculares
impressos foram implantados em ratos e, como as orelhas nos ratos,
tiveram suas estruturas mantidas.
Células-tronco foram usadas para criar fragmentos de ossos da
mandíbula, que foram transplantadas em ratos. Após cinco meses, as
estruturas formaram tecidos ósseos vascularizados. No futuro, ossos
feitos em impressoras 3D poderão ser usados para a reconstrução facial
de humanos.

Vascularização de uma orelha feita em
impressora 3D após três meses. Crédito: Wake Forest Institute for
Regenerative Medicine/Nature Biology

Imagens fluorescentes mostram a
organização de músculos feitos em impressora 3D em um período de três
dias. Crédito: Wake Forest Institute for Regenerative Medicine/Nature
Biology
Atala disse que os tecidos feitos pela sua equipe parecem ter o
tamanho e resistência ideais para o uso em humanos. O sistema criado
pelos pesquisadores pode gerar tecidos com estruturas estáveis de
qualquer formato, e as partes podem ser modeladas no computador,
seguindo precisas necessidades físicas de um paciente.
Uma vez provadas que as estruturas são seguras e efetivas, os
pesquisadores podem começar a pensar em testes em humanos. “Nós ainda
estamos verificando a segurança”, disse Atala. “Ainda vai levar um tempo
— temos ainda de fazer um monte de testes.”
Fonte: Gizmodo