Uma equipe da Universidade de Utrecht (Holanda), trabalhando em novas tecnologias de bioimpressão 3D e em sua aplicação em medicina e pesquisa biomédica, acaba de publicar um novo estudo sobre bioimpressão volumétrica de tecidos hepáticos funcionais em grande escala. O estudo, intitulado “Volumetric Bioprinting of Organoids and Optically Tuned Hydrogels to Build Liver-Like Metabolic Biofactories”, foi publicado na revista Advanced Materials (Wiley) , uma das principais revistas científicas em ciência de materiais e impressão 3D. É de acesso aberto, atualmente e-published ahead of print, com mais figuras e conteúdo disponíveis nas informações suplementares.
Como Riccardo Levato, professor associado da Universidade de Utrecht e um dos autores do estudo, disse ao 3dpbm, os pesquisadores foram capazes de bioimpressão volumétrica ultrarrápida (<20 segundos) de unidades hepáticas projetadas em grande escala (>1 cm3), que são funcionais e capaz de realizar os principais processos de eliminação de toxinas que os fígados naturais realizam em nosso corpo. Para alcançar esse avanço, eles desenvolveram um novo método para realizar a bioimpressão volumétrica por meio de tomografia de luz visível. A capacidade de bioimprimir unidades funcionais tão grandes do fígado abrirá novas oportunidades para medicina regenerativa e testes de desenvolvimento de medicamentos (DDT).
Anteriormente, em 2019, a 3dpbm cobriu a história da conquista da mesma equipe quando foi pioneira nessa tecnologia sem camadas no campo da biofabricação. Deve-se notar que a bioimpressão volumétrica, um tipo de impressão 3D que permite a construção de peças e construções de todos os lados ao mesmo tempo, é considerada fundamental para alcançar a bioimpressão 3D de órgãos complexos no futuro. A partir desse trabalho, surgiu um spin-off dos colaboradores da equipe em Lausanne, Readily3D (que também está envolvido neste novo estudo).
A equipe de pesquisa desenvolveu na técnica “tornar as células transparentes”, para que pudessem superar uma das principais limitações da impressão volumétrica, que é evitar artefatos de impressão e a perda de resolução devido ao espalhamento de luz causado pelas células. Desta forma, a bioimpressão volumétrica torna-se verdadeiramente acessível a todas as aplicações de impressão celular. Como a impressão volumétrica depende do padrão preciso da luz em 3D, normalmente só é possível em materiais altamente transparentes. No entanto, células em altas concentrações podem dispersar a luz, a ponto de impedir certas impressões.
Nesse trabalho, os pesquisadores desenvolveram uma nova formulação de material usando um composto bioamigável, usado atualmente na medicina como agente de contraste para angiografia coronária (iodixanol) que pode essencialmente “tornar as células transparentes”. Dessa forma, eles podem permitir alta fidelidade de impressão mesmo em alta densidade de células, o que é necessário para aplicações de engenharia de tecidos. Além disso, estratégias semelhantes podem ser usadas fora do campo da bioimpressão, por exemplo, para imprimir resinas compostas com micro e nanopartículas (cerâmicas, metais, etc.).
Os pesquisadores conseguiram construir uma unidade hepática grande (> 1 cm3) viável e funcional, pela primeira vez imprimindo organoides. Os organoides são unidades miniaturizadas (máximo de 1 mm), feitas de células-tronco que copiam alguns aspectos de seu tecido de referência. Sozinhos, eles não podem ser facilmente montados em grandes estruturas, necessárias para imitar órgãos humanos, limitando sua capacidade de uso em ambientes clínicos. O uso de luz segura, taxa de fabricação ultrarrápida e a natureza sem contato da bioimpressão volumétrica (para que não haja tensão de cisalhamento nas células) permitem manter os organoides seguros e vivos.
A função biológica do tecido hepático segue a forma
A equipe de pesquisa da Universidade de Utrecht demonstrou como a impressão de células em diferentes arquiteturas 3D pode aumentar sua capacidade de funcionar como fígado, uma indicação de que a bioimpressão pode realmente ser usada para melhorar a semelhança funcional entre estruturas impressas e tecidos nativos. Eles também demonstraram isso mostrando como a arquitetura impressa melhorou com sucesso a capacidade dos organoides de desintoxicar e eliminar compostos que poderiam ser prejudiciais ao nosso corpo. Através da bioimpressão, também criamos diferentes estruturas porosas que podem ser perfundidas com nutrientes e “substituir” o papel dos vasos sanguíneos.
Essas unidades hepáticas bioimpressas de tamanhos clinicamente relevantes abrem novas oportunidades para a medicina regenerativa e para o desenvolvimento de novos modelos específicos de pacientes para estudar novos medicamentos contra doenças hepáticas. Para saber mais leia a matéria completa no site.
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