O colágeno ajuda a dar estrutura, estabilidade e resistência mecânica aos nossos tecidos, o que é útil para modelar e visualizar. Embora já existam alguns métodos que permitem isso, nenhum é tão preciso quanto necessário, nem leva em conta a relação custo-benefício ou a segurança. Ao estudar como o colágeno se orienta – lançando luz sobre aspectos menos conhecidos da proteína e suas potenciais aplicações – pesquisadores da Universidade Nacional de Yokohama desenvolveram um método para fabricar tecidos complexos e multidirecionais usando dispositivos fluídicos e impressão 3D. Os resultados do estudo foram publicados na ACS Biomaterials Science and Engineering.
“Usando uma técnica que utiliza o fluxo para orientar fibras e células de colágeno, é possível fabricar tecidos complexos orientados com múltiplas direções em canais de fluxo construídos usando uma impressora 3D”, disse Kazutoshi Iijima, professor associado da Universidade Nacional YOKOHAMA e autor do estudo.
Dos métodos existentes, como alinhamento magnético e eletrofiação, ambos apresentam desafios: esferas magnéticas permanecem no modelo para o primeiro e o uso de um solvente orgânico volátil para o segundo. Neste modelo, não há necessidade de esferas magnéticas ou produtos químicos voláteis, apenas colágeno. No entanto, o desafio permaneceu: imitar estruturas complexas orientadas, como as encontradas na derme da pele ou no osso do crânio.
Os pesquisadores descobriram que, usando uma técnica que utiliza o fluxo para orientar essas fibras e células de colágeno, um tecido com orientação complexa, como o encontrado na derme da pele ou nos ossos do crânio, pode ser fabricado usando uma impressora 3D. A importância da orientação do colágeno reside em sua capacidade de afetar o comportamento e a função da célula – portanto, ter a orientação correta do tecido é fundamental para seu funcionamento adequado.
Os pesquisadores utilizaram uma solução de colágeno tipo 1 misturada com células em um canal fluídico (uma passagem ou canal projetado para direcionar o fluxo de fluidos, geralmente em microescala), utilizando um molde mestre impresso em 3D. Utilizando essas condições, os pesquisadores conseguiram desenvolver o modelo deste estudo, capaz de obter uma estrutura fina e microorientada nas direções horizontal e vertical para tecidos multidirecionalmente orientados. Isso foi alcançado guiando intencionalmente o fluxo ao longo das estruturas de colágeno para orientar as fibras, fibrilas e fibroblastos conforme desejado. O controle sobre o tamanho e a direção dos hidrogéis de colágeno orientados permite a fabricação precisa de tecidos finos, uma área na qual esse tipo de tecnologia de fabricação sempre faltou.
“Este sistema levará à personalização de modelos específicos de tecido usando estruturas biomateriais finas e orientadas multidirecionalmente para a preparação de vários tecidos biológicos orientados”, disse Shoji Maruo, professor da Universidade Nacional de YOKOHAMA e autor do estudo.
O futuro dessa tecnologia e pesquisa é o desenvolvimento de modelos de tecidos que possam esclarecer a importância da funcionalidade proporcionada pela orientação. Os pesquisadores esperam poder aplicar esse método a transplantes e modelos de tecidos in vitro no futuro. Para saber mais sobre o método acesse o site.
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