De acordo com a Penn State, uma nova doação de US$ 3 milhões do National Institutes of Health está permitindo que pesquisadores combinem bioimpressão 3D avançada com um novo método cirúrgico — conhecido como micropuntura — para restaurar o suprimento de sangue ao tecido reparado após uma cirurgia reconstrutiva.
Graças à bioimpressão, os pesquisadores podem projetar pequenos canais, estruturas ou até mesmo seções inteiras de osso ou pele onde as células vivas crescem, tornando a peça impressa mais parecida com o tecido natural que pode sobreviver e funcionar após ser implantado.
A pesquisa é liderada por Ibrahim Ozbolat, Dorothy Foehr Huck e titular da Cátedra J. Lloyd Huck em Bioimpressão 3D e Medicina Regenerativa, professor de ciências da engenharia e mecânica, engenharia biomédica e neurocirurgia, e Dino Ravnic, professor de cirurgia e titular da Cátedra Dorothy Foehr Huck e J. Lloyd Huck em Medicina Regenerativa e Ciências Cirúrgicas da Faculdade de Medicina. Juntos, eles visam mudar a forma como os cirurgiões abordam a reconstrução de tecidos danificados.
“A subvenção aborda uma das principais questões, que é a vascularização ”, disse Ozbolat. “O reparo de tecidos e órgãos depende de quão bem a vascularização é fornecida a eles, para que o suprimento sanguíneo possa fluir através dessas estruturas e manter as células viáveis. Caso contrário, sem vascularização, o tecido morrerá.”
A maioria das abordagens anteriores, observou Ozbolat, não resolveu esse desafio fundamental. “O crescimento de vasos sanguíneos é um grande problema. Houve alguns que obtiveram sucesso parcial, mas, ainda assim, os vasos sanguíneos crescem aleatoriamente e sem controle real.”
O crescimento aleatório de vasos sanguíneos não é suficiente para a cirurgia reconstrutiva devido à cicatrização irregular, podendo até levar à morte de partes do tecido. Para superar isso, o laboratório de Ozbolat está usando bioimpressão 3D para direcionar exatamente como os vasos crescem.
“Podemos realmente controlar essa vascularização de forma que possamos guiar o crescimento dos vasos e, então, controlar a orientação?”, disse Ozbolat. “Enquanto isso, podemos acelerar essa vascularização? A resposta para essas perguntas é que a orientação seja controlada pelos processos de impressão 3D.”
Neste caso, a bioimpressão fornece uma espécie de roteiro para os vasos.
“A impressão 3D basicamente nos permite criar uma estrutura que terá alguns moldes para o crescimento dos vasos”, disse Ozbolat. “Pense em um molde de um biomaterial que imprimimos em 3D, e esse molde possui alguns canais vasculares. Então, basicamente, guiamos os vasos sanguíneos que crescem por essas aberturas. Podemos criar canais em Y. Podemos criar canais retos. Então, quando temos o canal reto, o vaso cresce reto. Quando temos o Y, imaginamos que podemos criar algo que se ramifica.”
Além da bioimpressão, o projeto incorporará a inovação cirúrgica de Ravnic, chamada micropunção. Usando uma agulha ultrafina, pequenos furos são feitos em vasos sanguíneos existentes, desencadeando o surgimento natural de novos vasos.
“Descobrimos que, ao criarmos essas perfurações minúsculas, vasos sanguíneos brotam rapidamente delas”, disse Ravnic. “Ao combinar isso com os arcabouços impressos de Ibrahim, podemos guiar o crescimento desses vasos e ajudá-los a se conectar ao implante com muito mais eficácia.”
As duas abordagens — modelos de bioimpressão e micropunção — funcionam em conjunto, e o potencial se mostrou em testes iniciais, apontando para experimentos iniciais em um modelo de roedor.
“Na verdade, criamos esses pequenos orifícios, microperfurações, na veia do seio sagital. É a maior veia do cérebro”, disse Ravnic. “Bem em cima dos orifícios, colocamos a estrutura que imprimimos em 3D. E então, através das microperfurações no vaso sanguíneo, os vasos brotaram e cresceram. E então, por meio do molde impresso em 3D, guiamos sua direção.”
A equipe de pesquisa está testando a abordagem em modelos animais. Embora o uso clínico ainda seja incerto, ambos os pesquisadores disseram que veem o potencial da bolsa para transformar os resultados dos pacientes, especialmente quando se trata de lesões graves no crânio e na face.
“Nosso objetivo é desenvolver soluções que possam restaurar a forma e a função de pacientes que sofreram lesões devastadoras”, disse Ravnic. “Se conseguirmos criar tecidos artificiais que sobrevivam e prosperem no corpo, o impacto poderá mudar vidas. Vislumbramos um futuro em que os cirurgiões não apenas repararão, mas também reconstruirão o corpo humano”. Para saber mais sobre a técnica, acesse o site.
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