Implantes ósseos impressos em 3D prontos para testes

Vasos sanguíneos e ossos fabricados por bioimpressão.
[Imagem: David Chimene et al. - 10.1021/acsami.9b19037]

Impressão de tecidos vivos

Pesquisadores desenvolveram uma tinta biológica - uma biotinta - para ser usada em impressoras 3D que permite a criação de tecidos funcionais em tamanho real.

Uma das mais promissoras aplicações dessa tecnologia está no projeto e fabricação de enxertos ósseos específicos para determinado paciente, algo que poderá criar novos tratamentos para pessoas que sofrem de artrite, fraturas ósseas, infecções dentárias e defeitos craniofaciais.

A bioimpressão é uma abordagem emergente da chamada fabricação aditiva, que pega biomateriais - como hidrogéis - e os combina com células e fatores de crescimento, permitindo fabricar estruturas semelhantes a tecidos que imitam os tecidos naturais.

Isso, é claro, coloca uma série de exigências simultâneas para o material, sendo que as biotintas desenvolvidas até agora nem sempre conseguem atender a todos os requisitos de biocompatibilidade, adequação às impressoras, estabilidade estrutural e funções específicas de tecido.

Ossos impressos em 3D

Para superar todas essas deficiências, a equipe do professor Akhilesh Gaharwar, da Universidade A&M do Texas (EUA), está desenvolvendo biotintas conhecidas como NICE (sigla em inglês para associação iônico-covalente engenheiradas), uma combinação de duas técnicas de reforço (redes não reforçadas e redes iônico-covalentes) que, juntas, fornecem reforço efetivo, resultando em estruturas muito mais fortes.

Assim que a bioimpressão termina, as redes carregadas de células são reticuladas para formar estruturas mais fortes. Essa técnica permitiu que a equipe produzisse reconstruções completas de partes do corpo humano, incluindo ouvidos, vasos sanguíneos, cartilagens e até segmentos ósseos.

Logo após a bioimpressão, as células encapsuladas no material começam a depositar novas proteínas em uma matriz extracelular do tipo cartilagem, que subsequentemente calcifica para formar um osso mineralizado em um período de três meses. Quase 5% desses suportes impressos consistiam de cálcio com uma estrutura esponjosa, similar à dos ossos vertebrais.

A equipe agora planeja demonstrar a funcionalidade in vivo do seu tecido ósseo bioimpresso em 3D.