De acordo com a Northeastern University, um avanço na bioimpressão de tecidos vivos pode em breve levar à impressão 3D de vasos sanguíneos e órgãos humanos. Guohao Dai, um professor de bioengenharia na Northeastern University, e seus colaboradores recentemente patentearam um novo material de hidrogel elástico projetado para impressão 3D de tecidos vivos macios.
A medicina moderna usa impressão 3D para criar implantes rígidos, como placas cranianas, articulações do quadril, próteses de membros e dispositivos médicos. No entanto, a impressão 3D de órgãos e tecidos moles ainda é um grande desafio, diz Dai, cuja pesquisa se concentra em bioimpressão 3D, células-tronco e bioengenharia vascular.
Tecidos moles requerem materiais elásticos que possam esticar e recuar – algo que os materiais existentes não têm. “Elasticidade é muito importante para manter a função normal do tecido”, disse Dai. Resolver esse desafio pode revolucionar a medicina e tornar os transplantes de órgãos obsoletos.
Hidrogéis são polímeros sintéticos capazes de reter água. Eles são usados, por exemplo, para máscaras faciais que contêm nutrientes para a pele, curativos para feridas que administram medicamentos e lentes de contato macias que contêm quantidades significativas de água para conforto e transmissão de oxigênio. De acordo com Dai, os hidrogéis tradicionais são muito frágeis para impressão 3D, pois não suportam alongamento ou torção – limitando suas aplicações médicas.
Para resolver esse problema, Dai fez uma parceria com Yi Hong da Universidade do Texas em Arlington. Enquanto Hong encontrou uma maneira de tornar os hidrogéis macios elásticos, Dai usou sua experiência em impressão 3D para modificar ainda mais certas propriedades desses hidrogéis para que pudessem passar por uma impressora. Para passar pelo bico de impressão, o material tinha que ser líquido, mas também tinha que manter sua forma após o objeto ser impresso.
O novo material se dissolve em uma solução líquida e pode encapsular uma grande quantidade de água após a impressão. Isso é bom para o crescimento de células porque imita o ambiente do corpo humano, que, em média, consiste em 60% de água.
As células são infundidas na solução líquida antes da impressão. Uma vez impresso, o objeto é exposto à luz azul – desencadeando uma reação fotoquímica que torna o gel elástico sem danificar as células vivas.
“Você pode imprimir qualquer geometria”, disse Dai. “Você pode imprimir um tubo ou um vaso sanguíneo.” As células então se multiplicam e crescem dentro da estrutura impressa. “Nós as cultivamos sob a pressão pulsátil para imitar a pressão sanguínea humana.”
Outra vantagem fundamental do novo hidrogel elástico é que ele é biodegradável. O objetivo era tornar o polímero completamente degradável – enquanto as células o substituem por seu próprio colágeno e elastina para formar um vaso sanguíneo forte e natural. “Ele não é nativo do seu corpo, é por isso que queríamos que ele desaparecesse completamente”, disse Dai.
Até agora, os vasos sanguíneos impressos – cultivados por duas semanas – permanecem relativamente fracos e ainda não conseguem suportar a pressão sanguínea humana. Dai acredita que estender o período de cultura para dois meses – o que é um experimento caro – poderia permitir que as células desenvolvessem completamente uma estrutura forte.
Além disso, os pesquisadores estão trabalhando para acelerar a degradação do hidrogel – visando que ele se dissolva dentro de dois a três meses enquanto as células amadurecem em vasos sanguíneos funcionais. Espera-se que essa tecnologia eventualmente permita a criação de vasos sanguíneos para pacientes usando suas próprias células. À medida que o hidrogel se degrada, o corpo o substituirá naturalmente – resultando em tecidos ou órgãos totalmente funcionais. Para saber mais sobre os hidrogéis acesse o site.
