20 de abr. de 2023

Cientistas criam nova bio-tinta biocompatível para imprimir órgãos artificiais em 3D




IE, 20/04/2023 



Por Mrigakshi Dixit



O novo método de temperatura é baseado em um "hidrogel sensível à temperatura à base de poli(organofosfazeno)".

A bioimpressão 3D é um campo emergente da medicina regenerativa que é uma grande promessa para os terráqueos e futuros viajantes espaciais. 

Recentemente, uma equipe de pesquisadores desenvolveu uma biotinta biocompatível e biodegradável. Cientistas do Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia (KIST) criaram uma nova bio-tinta que usa a temperatura para endurecer e ligar a estrutura impressa. Como resultado, é mais biocompatível com tecidos do que as biotintas existentes. 

O desenvolvimento da nova biotinta

Normalmente, para bioimprimir um órgão artificial, a bio-tinta precisa ser firmada usando várias técnicas, como luz ultravioleta ou reticulação química. 

O método, chamado fotopolimerização, usa luz ultravioleta para endurecer o substrato. No entanto, a luz ultravioleta pode danificar o DNA das células ao criar um órgão ou tecido artificial. Outro método, conhecido como reticulação química, emprega um reagente químico (reticulador) para obter a bioimpressão. Ambas as técnicas podem causar citotoxicidade, o que significa dano celular e redução do poder de regeneração necessário para o funcionamento correto do órgão impresso. 

Enquanto isso, esse método de temperatura é baseado em um "hidrogel sensível à temperatura à base de poli(organofosfazeno)". Esta substância é comumente encontrada na forma líquida e funciona em baixas temperaturas. Esta propriedade pode favorecer a impressão 3D para alcançar com eficiência a estabilidade física das estruturas à temperatura do corpo, eliminando assim a necessidade de fotocura ou reticulação química.

Simplificando, este novo método permite que a bio-tinta endureça em relação à temperatura do corpo, tornando-a muito mais biocompatível para aplicações de regeneração de tecidos.

Os pesquisadores também demonstraram que a bio-tinta recém-desenvolvida pode ser combinada com fatores de crescimento para estimular o crescimento celular. Para testar esse aplicativo, os pesquisadores criaram um andaime 3D a partir de bio-tinta e proteínas de crescimento, que implantaram no crânio danificado de um rato. A regeneração óssea normal foi observada nos resultados.

Como a biotinta desenvolvida desta vez tem propriedades físicas diferentes, pesquisas de acompanhamento para aplicá-la na regeneração de outros tecidos além do tecido ósseo estão sendo realizadas e esperamos finalmente poder comercializar a biotinta sob medida para cada tecido. e órgão", disse o Dr. Song Soo-Chang do KIST, em um comunicado à imprensa. O estudo pode ser encontrado na revista Small.

A ciência da bioimpressão 3D

Órgãos humanos vivos são difíceis de replicar devido à presença de inúmeras estruturas complexas, como microcanais, redes de tecidos, vasos sanguíneos, nervos e muito mais.

Para criar estruturas vivas tridimensionais, essa tecnologia usa uma abordagem camada por camada. As bioimpressoras usam agulhas superfinas e biotintas feitas de células vivas saudáveis ​​para obter impressões precisas. 

Para bioimprimir um fígado inteiro, por exemplo, é necessário um grande número (até bilhões) de células saudáveis. Além disso, essas biotintas são combinadas com componentes bioquímicos para imitar o tecido vivo e promover o crescimento celular. Outro componente essencial da biotinta são os hidrogéis, moléculas ricas em água que atuam como cola.

Os modelos bioprint podem ser usados ​​no espaço para estudar os efeitos da microgravidade, radiação e até mesmo impacto nos tecidos ósseos do astronauta, para citar alguns. Os cientistas vislumbram um futuro em que esta tecnologia potencialmente salva-vidas será capaz de viajar para a Lua e além. 

Em um futuro próximo, os modelos de bioimpressão 3D podem potencialmente melhorar a pesquisa médica, a educação e o treinamento. Sem o uso de modelos de testes em animais, modelos de tecido em miniatura podem ser usados ​​para testar a eficácia da droga. O objetivo final é contribuir para a resolução da crise mundial de escassez de órgãos.

Resumo do estudo:

A bioimpressão tridimensional (3D), que está sendo cada vez mais usada na engenharia de tecidos, requer biotintas com propriedades mecânicas ajustáveis, atividades biológicas e resistência mecânica para implantação in vivo. Aqui, um sistema de biotinta de nanocompósito (TNC) termo-responsivo baseado em poli(organofosfazeno) contendo fator de crescimento é desenvolvido. As propriedades mecânicas da biotinta TNC são facilmente controladas dentro de uma faixa de temperatura moderada (5–37 °C). Durante a impressão, as propriedades mecânicas da biotinta TNC, que determinam a resolução da impressão 3D, podem ser ajustadas variando a temperatura (15–30 °C). Após a impressão, os andaimes de biotinta TNC exibem rigidez máxima a 37 °C. Além disso, por causa de suas propriedades de desbaste e autocorreção, as biotintas TNC podem ser extrudadas suavemente, demonstrando bons resultados de impressão. A biotinta TNC carregada com proteína morfogenética óssea-2 (BMP-2) e fator de crescimento transformador-beta1 (TGF-β1), fatores-chave de crescimento para a osteogênese, é usada para imprimir um andaime que pode estimular a atividade biológica. Um andaime biológico impresso usando biotinta TNC carregada com ambos os fatores de crescimento e implantado em um modelo de defeito calvário de rato revela efeitos regenerativos ósseos significativamente melhorados. O sistema de biotinta TNC é uma promissora plataforma de biotinta de próxima geração porque suas propriedades mecânicas podem ser ajustadas facilmente para bioimpressão 3D de alta resolução com estabilidade de longo prazo e sua capacidade de retenção de fator de crescimento tem forte aplicabilidade clínica. Um andaime biológico impresso usando biotinta TNC carregada com ambos os fatores de crescimento e implantado em um modelo de defeito calvário de rato revela efeitos regenerativos ósseos significativamente melhorados. O sistema de biotinta TNC é uma promissora plataforma de biotinta de próxima geração porque suas propriedades mecânicas podem ser ajustadas facilmente para bioimpressão 3D de alta resolução com estabilidade de longo prazo e sua capacidade de retenção de fator de crescimento tem forte aplicabilidade clínica. Um andaime biológico impresso usando biotinta TNC carregada com ambos os fatores de crescimento e implantado em um modelo de defeito calvário de rato revela efeitos regenerativos ósseos significativamente melhorados. O sistema de biotinta TNC é uma promissora plataforma de biotinta de próxima geração porque suas propriedades mecânicas podem ser ajustadas facilmente para bioimpressão 3D de alta resolução com estabilidade de longo prazo e sua capacidade de retenção de fator de crescimento tem forte aplicabilidade clínica.

Artigos recomendados: IP3D e Biotech


Fonte:https://interestingengineering.com/innovation/scientists-create-new-biocompatible-bio-ink-to-3d-print-artificial-organs

Nenhum comentário:

Postar um comentário

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...