De acordo com a Universidade de Tecnologia de Viena (TU Wien), os pesquisadores criaram uma nova técnica de impressão 3D que permite a produção em laboratório de tecido substituto para substituir a cartilagem lesionada, por exemplo.
Nessa técnica, um processo de impressão 3D de alta resolução é usado para criar minúsculas esferas porosas feitas de plástico biocompatível e degradável, que são então colonizadas por células. Esses esferóides podem então ser organizados em qualquer geometria, e as células das diferentes unidades se combinam perfeitamente para formar um tecido vivo e uniforme. O tecido cartilaginoso, com o qual o conceito foi agora demonstrado na TU Wien, foi anteriormente considerado particularmente desafiador neste aspecto.
Pequenas gaiolas esféricas
“Cultivar células cartilaginosas a partir de células-tronco não é o maior desafio. O principal problema é que normalmente você tem pouco controle sobre a forma do tecido resultante”, disse Oliver Kopinski-Grünwald, do Instituto de Ciência e Tecnologia de Materiais da TU Wien, um dos autores do estudo atual. “Isso também se deve ao fato de que esses aglomerados de células-tronco mudam de forma com o tempo e muitas vezes encolhem”.
Para evitar isso, a equipe de pesquisa da TU Wien está trabalhando com sistemas de impressão 3D de alta resolução baseados em laser especialmente desenvolvidos para criar pequenas estruturas semelhantes a gaiolas que se parecem com minibolas de futebol e têm um diâmetro de apenas um terço de milímetro. Eles servem como estrutura de suporte e formam blocos de construção compactos que podem ser montados em qualquer formato.
As células-tronco são introduzidas pela primeira vez nessas minigaiolas em forma de bola de futebol, que preenchem rapidamente o pequeno volume. “Desta forma, podemos produzir de forma confiável elementos de tecido nos quais as células estão distribuídas uniformemente e a densidade celular é muito alta. Isso não teria sido possível com abordagens anteriores”, disse o Prof. Aleksandr Ovsianikov, chefe do grupo de pesquisa de Impressão 3D e Biofabricação da TU Wien.
Crescendo juntos
A equipe utilizou células-tronco diferenciadas – ou seja, células-tronco que não conseguem mais se desenvolver em nenhum tipo de tecido, mas já estão pré-determinadas para formar um tipo específico de tecido, neste caso o tecido cartilaginoso. Essas células são particularmente interessantes para aplicações médicas, mas a construção de tecidos maiores é um desafio quando se trata de células cartilaginosas. No tecido cartilaginoso, as células formam uma matriz extracelular muito pronunciada – uma estrutura semelhante a uma malha entre as células que muitas vezes impede que diferentes esferóides celulares cresçam juntos da maneira desejada.
Se os esferóides porosos impressos em 3D forem colonizados com células da maneira desejada, os esferóides podem ser dispostos em qualquer formato desejado. A pesquisa mostrou que as células de diferentes esferóides também se combinam para formar um tecido uniforme e homogêneo.
“Isso é exatamente o que conseguimos mostrar pela primeira vez”, disse Kopinski-Grünwald. “Sob o microscópio, você pode ver muito claramente: os esferóides vizinhos crescem juntos, as células migram de um esferóide para o outro e vice-versa, elas se conectam perfeitamente e resultam em uma estrutura fechada sem cavidades – em contraste com outros métodos que foram usado até agora, em que interfaces visíveis permanecem entre aglomerados de células vizinhas.”
Os minúsculos andaimes impressos em 3D proporcionam estabilidade mecânica à estrutura geral enquanto o tecido continua a amadurecer. Ao longo de alguns meses, as estruturas plásticas degradam-se – deixando para trás o tecido acabado na forma desejada.
Aplicação médica
Em princípio, a nova abordagem não se limita ao tecido cartilaginoso, mas também pode ser usada para adaptar diferentes tipos de tecidos maiores, como o tecido ósseo. No entanto, ainda há trabalho a ser feito para chegar a esse estágio – considerando que, diferentemente do tecido cartilaginoso, também seria necessário incorporar vasos sanguíneos para esses tecidos acima de um determinado tamanho.
“Um objetivo inicial seria produzir pequenos pedaços de tecido cartilaginoso feitos sob medida que pudessem ser inseridos no material cartilaginoso existente após uma lesão”, disse Oliver Kopinski-Grünwald. “De qualquer forma, conseguimos agora mostrar que o nosso método de produção de tecido cartilaginoso utilizando micro-andaimes esféricos funciona em princípio e tem vantagens decisivas sobre outras tecnologias”. Para saber mais sobre a tecnologia acesse o site.
Para continuar por dentro das principais notícias do mundo da impressão 3D acesse o nosso site.
