De acordo com pesquisadores da Penn State, que recentemente aproveitaram células de gordura e estruturas de suporte de tecido humano obtido clinicamente para corrigir com precisão lesões em ratos, o tecido adiposo é a chave para a impressão 3D de pele viva em camadas e, potencialmente, de folículos capilares. O avanço pode ter implicações para a cirurgia facial reconstrutiva e até mesmo para tratamentos de crescimento capilar em humanos.
Em fevereiro, o Escritório de Marcas e Patentes dos EUA concedeu à equipe uma patente para a tecnologia de bioimpressão desenvolvida e usada no estudo – cujas descobertas foram publicadas na Bioactive Materials .
“A cirurgia reconstrutiva para corrigir traumas no rosto ou na cabeça causados por lesões ou doenças geralmente é imperfeita, resultando em cicatrizes ou perda permanente de cabelo”, disse Ibrahim T. Ozbolat, professor de ciências da engenharia e mecânica, engenharia biomédica e neurocirurgia na Penn State, que liderou a colaboração internacional. “Com este trabalho, demonstramos pele bioimpressa e de espessura total com potencial para fazer crescer pêlos em ratos. Isso é um passo mais perto de conseguir uma reconstrução de cabeça e rosto com aparência mais natural e esteticamente agradável em humanos.”
Embora os cientistas já tenham bioimprimido camadas finas de pele em 3D, Ozbolat e sua equipe são os primeiros a imprimir intraoperatoriamente um sistema completo e vivo de múltiplas camadas de pele, incluindo a camada mais inferior ou hipoderme. Intraoperatório refere-se à capacidade de imprimir o tecido durante a cirurgia, o que significa que a abordagem pode ser usada para reparar a pele danificada de maneira mais imediata e perfeita. A camada superior – a epiderme que serve como pele visível – forma-se sozinha com suporte da camada intermediária, por isso não requer impressão. A hipoderme, feita de tecido conjuntivo e gordura, fornece estrutura e suporte ao crânio.
“A hipoderme está diretamente envolvida no processo pelo qual as células-tronco se transformam em gordura”, disse Ozbolat. “Este processo é fundamental para vários processos vitais, incluindo a cicatrização de feridas. Ele também tem um papel no ciclo do folículo capilar, especificamente na facilitação do crescimento do cabelo.”
Os pesquisadores começaram com tecido adiposo – ou gordura – humano obtido de pacientes submetidos a cirurgia no Penn State Health Milton S. Hershey Medical Center. O colaborador Dino J. Ravnic, professor associado de cirurgia na Divisão de Cirurgia Plástica da Penn State College of Medicine, liderou seu laboratório na obtenção da gordura para extração da matriz extracelular – a rede de moléculas e proteínas que fornece estrutura e estabilidade ao tecido – para fazer um componente da biotinta.
A equipe de Ravnic também obteve células-tronco, que têm potencial para amadurecer em vários tipos de células diferentes se for fornecido o ambiente correto, do tecido adiposo para produzir outro componente da biotinta. Cada componente foi carregado em um dos três compartimentos da bioimpressora. O terceiro compartimento foi preenchido com uma solução de coagulação que ajuda os outros componentes a se ligarem adequadamente ao local lesionado.
“Os três compartimentos nos permitem co-imprimir a mistura matriz-fibrinogênio junto com as células-tronco com controle preciso”, disse Ozbolat. “Imprimimos diretamente no local da lesão com o objetivo de formar a hipoderme, o que ajuda na cicatrização de feridas, na geração de folículos capilares, na regulação da temperatura e muito mais.”
Os pesquisadores alcançaram as camadas da hipoderme e da derme, com a epiderme se formando sozinha em duas semanas.
“Realizamos três conjuntos de estudos em ratos para entender melhor o papel da matriz adiposa e descobrimos que a entrega conjunta da matriz e das células-tronco foi crucial para a formação hipodérmica”, disse Ozbolat. “Não funciona de forma eficaz apenas com as células ou apenas com a matriz – tem que funcionar ao mesmo tempo.”
Verificou-se também que a hipoderme continha protuberâncias – o estágio inicial da formação inicial do folículo capilar. Segundo os pesquisadores, embora as células adiposas não contribuam diretamente para a estrutura celular dos folículos capilares, elas estão envolvidas na sua regulação e manutenção.
“Em nossos experimentos, as células adiposas podem ter alterado a matriz extracelular para apoiar melhor a formação do crescimento descendente”, disse Ozbolat. “Estamos trabalhando para avançar nisso, para amadurecer os folículos capilares com densidade, direcionalidade e crescimento controlados.”
De acordo com Ozbolat, a capacidade de fazer crescer cabelo com precisão em locais lesionados ou doentes de trauma pode limitar a aparência natural da cirurgia reconstrutiva. Ele disse que este trabalho oferece um “caminho promissor”, especialmente em combinação com outros projetos de seu laboratório envolvendo impressão de osso e investigação de como combinar a pigmentação em uma variedade de tons de pele.
“Acreditamos que isso poderia ser aplicado em dermatologia, transplantes capilares e cirurgias plásticas e reconstrutivas – poderia resultar em um resultado muito mais estético”, disse Ozbolat. “Com a capacidade de bioimpressão totalmente automatizada e materiais compatíveis de nível clínico, esta tecnologia pode ter um impacto significativo na tradução clínica da pele reconstruída com precisão”. Para saber mais sobre o trabalho acesse o site.
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