De acordo com a Universidade de Heidelberg, microalgas como a diatomácea Odontella aurita e a alga verde Tetraselmis striata são especialmente adequadas como “biofábricas” para a produção de materiais sustentáveis para impressão a laser 3D devido ao seu alto teor de lipídios e pigmentos fotoativos. Uma equipe de pesquisa internacional liderada pela Prof.ª Dra. Eva Blasco, cientista do Instituto de Engenharia de Sistemas Moleculares e Materiais Avançados (IMSEAM) da Universidade de Heidelberg, conseguiu pela primeira vez fabricar tintas para impressão de microestruturas 3D biocompatíveis complexas a partir de matérias-primas extraídas das microalgas. Os materiais à base de microalgas podem ser usados no futuro como base para implantes ou andaimes para culturas de células 3D.

Entre as técnicas de manufatura aditiva, a impressão a laser 3D de dois fótons oferece vantagens particulares para manufatura em micro e nanoescala. Devido à sua resolução notável, ela encontra aplicação em vários campos, incluindo óptica e fotônica, microfluídica e biomedicina.
Até o momento, polímeros baseados em petroquímicos têm sido usados principalmente como tintas para esse processo de impressão a laser 3D altamente preciso. No entanto, esses polímeros contribuem para o esgotamento de combustíveis fósseis e a emissão de gases de efeito estufa e também podem conter componentes tóxicos. As microalgas são particularmente adequadas como “biofábricas” para a produção de materiais sustentáveis para impressão 3D devido à sua rápida taxa de crescimento, fixação de CO2 durante o cultivo e biocompatibilidade.
“Apesar de suas vantagens, as microalgas dificilmente foram consideradas como matérias-primas para impressão 3D baseada em luz”, disse o Prof. Blasco, cujo grupo conduz pesquisas na interface da química macromolecular, ciência dos materiais e nanofabricação 3D.

A equipe de pesquisa conseguiu pela primeira vez extrair materiais biocompatíveis para impressão a laser 3D de alta resolução de microalgas. Para seus experimentos, os pesquisadores selecionaram duas espécies – a diatomácea Odontella aurita e a alga verde Tetraselmis striata – que contêm níveis particularmente altos de lipídios na forma de triglicerídeos.
A equipe extraiu os triglicerídeos e os funcionalizou com acrilatos para facilitar a cura rápida sob irradiação de luz. Os pigmentos verdes fotoativos presentes nas microalgas provaram ser adequados como fotoiniciadores. Quando expostos à luz, eles desencadeiam uma reação química que solidifica a tinta em uma estrutura tridimensional. “Dessa forma, evitamos usar aditivos potencialmente tóxicos como os fotoiniciadores usados em tintas convencionais”, disse a primeira autora Clara Vazquez-Martel, candidata a doutorado na equipe de pesquisa de Eva Blasco no IMSEAM.
Usando o novo sistema de tinta, os pesquisadores conseguiram produzir diferentes microestruturas 3D com alta precisão – exibindo características complexas como tetos e cavidades salientes. Usando experimentos de cultura de células, os pesquisadores também investigaram a biocompatibilidade das tintas baseadas em microalgas. Eles prepararam microscaffolds 3D nos quais as células foram cultivadas por cerca de 24 horas. Eles observaram uma taxa de sobrevivência de quase 100%. “Nossos resultados abrem novas possibilidades não apenas para impressão 3D mais sustentável com luz, mas também para aplicações em ciências biológicas – de culturas de células 3D a implantes biocompatíveis”, disse o Prof. Blasco.
A pesquisa foi conduzida dentro do Cluster of Excellence ‘3D Matter Made to Order’, uma colaboração da Universidade de Heidelberg e do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT). Este estudo envolveu pesquisadores de Heidelberg, do KIT e do Banco Espanhol de Algas da Universidade de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC, Espanha). O trabalho foi financiado pela Fundação Alemã de Pesquisa, pela Fundação Carl Zeiss, pelo Fonds der Chemischen Industrie e pela União Europeia no âmbito do Programa Europeu de Cooperação Territorial. A pesquisa foi publicada no periódico Advanced Materials. Para saber mais sobre a pesquisa acesse o site.
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