Cientistas provam a viabilidade de tecidos “impressos” em impressoras 3D
Usando uma impressora 3D personalizada, cientistas de medicina regenerativa da Wake Forest Baptist Medical Center provaram que é possível imprimir estruturas de tecidos vivos para substituir tecido lesionado ou doente em pacientes.
Relatando na Nature Biotechnology, os cientistas disseram que o impresso de estruturas do ouvido, osso e músculo, quando implantadas em animais, as estruturas se transformam em tecido funcional e desenvolvem um sistema de vasos sanguíneos. Mais importante, os resultados iniciais indicam que as estruturas têm o tamanho certo, a força e a função para uso em seres humanos.
“Esta relação entre a impressora de tecidos e os órgãos é um avanço importante em nossa busca para tornar o tecido substituto para os pacientes”, disse Anthony Atala, M.D., diretor do Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa (WFIRM) e autor sênior do estudo. “Podemos fabricar tecido estável, em escala humana de qualquer forma. Com a continuação do desenvolvimento, esta tecnologia pode, potencialmente, ser usada para imprimir tecidos e órgãos para implantação cirúrgica.”
Com financiamento do Instituto de Medicina Regenerativa, um esforço financiado pelo governo federal para aplicar medicina regenerativa aos ferimentos no campo de batalha, a equipe de Atala visa implantar músculos bio-impressos, cartilagens e ossos em pacientes no futuro.
A engenharia de tecidos é uma ciência que tem como objetivo crescer tecidos de substituição e órgãos em laboratório para ajudar a resolver a escassez de tecido doado disponível para transplantes. A precisão da impressão em 3D torna um método promissor para a replicação de tecidos e órgãos complexos do corpo. No entanto, com base em impressoras de jato correntes, de extrusão e de transferência para frente induzida por laser não podem produzir estruturas com tamanho suficiente ou força para implante no corpo.
O tecido Integrado e Sistema de Impressão de Órgãos (ITOP), desenvolvido ao longo de 10 anos por cientistas do Instituto de Medicina Regenerativa, supera estes desafios. Os depósitos no sistema de ambos, materiais de plástico como biodegradável para formar o tecido “forma” e géis à base de água que contêm as células. Além disso, uma estrutura externa forte, temporária é formada. O processo de impressão não prejudica as células.
Um dos grandes desafios da engenharia de tecidos é garantir que as estruturas implantadas vivam tempo suficiente para se integrar ao corpo. Os cientistas responsáveis otimizam a “tinta” à base de água que mantém as células de modo que promova a saúde e crescimento das células e eles imprimam uma rede de micro canais ao longo das estruturas. Estes canais permitem que os nutrientes e oxigênio percorram o corpo para difundirem-se as estruturas e mantê-las vivas, enquanto eles desenvolvem um sistema de vasos sanguíneos.
Foi previamente demonstrado que as estruturas de tecido sem vasos sanguíneas prontas devem ser menor do que 200 micrómetros (0,007 polegadas) para que as células sobrevivam. Nestes estudos, uma estrutura de orelha de 1,5 polegadas sobreviveu e mostrou sinais de vascularização a um e dois meses após a implantação.
Outra vantagem do sistema ITOP é sua capacidade de usar dados de CT e ressonância magnética para moldar o tecido para os pacientes. Para um paciente com falta de uma orelha, por exemplo, o sistema pode imprimir uma estrutura correspondente.
Vários experimentos de prova de conceito demonstraram as capacidades de ITOP. Para mostrar que o ITOP pode gerar estruturas complexas em 3D, impressas, as orelhas externas foram implantadas sob a pele de ratos. Dois meses mais tarde, a forma da orelha foi implantada bem conservada e o tecido de cartilagem e vasos sanguíneos tinham se formado.
Para demonstrar que a ITOP pode gerar estruturas de tecidos moles organizados, um tecido muscular impresso foi implantado em ratos. Após duas semanas, os testes confirmaram que o músculo foi suficientemente robusto para manter as suas características estruturais, se tornar vascularizado e induzir a formação de nervo.
Estudos em andamento deverão medir os resultados a longo prazo.
