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.
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