Cientistas criam sistema de impressão 3D que fabrica ossos, músculos e orelhas

Chocolate, pizza, próteses e até remédios já são produzidos em impressoras 3D. Agora, cientistas do Instituto de Medicina Regenerativa Wake Forest, nos Estados Unidos, conseguiram usar esses aparelhos para fabricar ossos de mandíbula, estruturas de cartilagem e ouvidos que se assemelham aos tecidos humanos.

Batizados de Sistema de Impressão de Órgãos e Tecidos (ITOP, na sigla em inglês), os equipamentos possuem o mesmo funcionamento de uma impressora 3D convencional, incluindo a produção dos objetos feita camada por camada. Só que, em vez do plástico e da resina encontrada nestas versões, os dispositivos usam materiais biológicos parecidos com os encontrados no nosso corpo.

Atualmente, os modelos de impressoras que usam materiais biológicos não conseguem fabricar tecidos de tamanho ou resistência adequados a cada paciente, pois os produtos tendem a ser fracos e tecnicamente impossíveis de serem usados em um transplante cirúrgico. Além disso, os aparelhos não conseguem imprimir estruturas mais delicadas, como vasos sanguíneos, o que tornaria mais difícil levar oxigênio e nutrientes essenciais para as células.

Este é um dos motivos que tornam a impressão de materiais biológicos tão desafiadora. "As células não sobrevivem sem um vaso sanguíneo menor que 200 microns [0,02 milímetro], o que é extremamente pequeno. Esta é a distância máxima. E não é apenas para impressão, é a natureza", explicou ao Gizmodo Anthony Atala, do Instituto de Medicina Regenerativa Wake Forest, e líder da equipe de pesquisa responsável pelo projeto.

De acordo com Atala, o novo sistema de impressão desenvolvido por ele e seus colegas supera essas dificuldades. Materiais biodegradáveis que parecem com plástico são usados para moldar a forma do tecido, e um gel com base de água — que não é tóxico — faz parte da estrutura da célula. Uma estrutura temporária externa ajuda a manter o formato do objeto durante o processo de impressão. Para corrigir a questão do limite de tamanho, os pesquisadores inseriram microcanais que permitem o transporte de células para qualquer local da estrutura.

Uma vez impressos, os órgãos 3D de material biológico foram aplicados em animais vivos. Em um dos experimentos, orelhas do tamanho dos ouvidos de seres humanos foram implantadas sob a pele de ratos. Após dois meses, as orelhas continuaram com o mesmo formato, e foram formados os tecidos da cartilagem e vasos sanguíneos. Tecidos musculares impressos foram implantados em ratos e, como as orelhas nos ratos, tiveram suas estruturas mantidas.

Já para os ossos de mandíbula, os cientistas usaram células-tronco para criar os fragmentos desses ossos, que posteriormente foram transplantadas em ratos. Cinco meses depois, as estruturas formaram tecidos ósseos vascularizados. Segundo os pesquisadores, a técnica de impressão 3D de ossos poderá ajudar pacientes que necessitam de reconstrução facial.

O ITOP também pode gerar tecidos com estruturas estáveis de qualquer formato, e as partes podem ser previamente modeladas no computador, permitindo a criação de peças sob medida com base na necessidade de cada paciente. Além disso, Atala afirmou que os tecidos feitos na impressora 3D parecem ter o tamanho e resistência ideias para o uso em seres humanos, mas que ele e sua equipe ainda estão verificando a segurança e efetividade das estruturas.

Fonte: Gizmodo via Nature Biotechnology