Impressão 3D de um coração humano - Ciência e Engenharia de Materiais

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quinta-feira, 26 de setembro de 2019

Impressão 3D de um coração humano

Resumo: A demanda por transplante de órgãos humanos é muito alta, o que fez cientistas como Feinberg, desenvolverem bioimpressoras 3D com o intuito de construir órgãos artificialmente para suprir essa demanda.


A partir da técnica de Embutimento Reversível de Forma Livre de Hidrogéis Suspensos (FRESH) foi possível superar os desafios da bioimpressão 3D e alcançar melhores resoluções usando materiais macios e vivos. Os órgãos do corpo humano, assim como o coração, é feito de células chamadas de matriz extracelular (extracelular matrix - ECM), onde a rede de proteínas ECM fornece a estrutura e os sinais bioquímicos que as células precisam para realizar suas funções normalmente. Porém, não foi possível reconstruir a estrutura de ECM usando métodos tradicionais de biofabricação.

De acordo com o professor de engenharia biomédica (BME) e ciência e engenharia dos materiais, Adam Feinberg, é possível imprimir pedaços de coração, como válvula cardíaca ou um pequeno ventrículo batendo. Usando os dados de ressonância magnética (MRI) de um coração humano, conseguimos reproduzir com precisão a estrutura anatômica específica do paciente e imprimir colágeno e células de coração humano.

Mais de 4000 pessoas nos Estados Unidos esperam por um transplante de coração, enquanto milhões de pessoas no mundo precisam de um coração porém, são incompatíveis com os doadores. Logo há a necessidade de se fazer órgãos artificiais para suprir essa demanda. Feinberg, membro da Bioengineered Organs Initiative, está trabalhando para resolver esses desafios criando réplicas de órgãos naturais.

O biomaterial desejável para essa aplicação é o colágeno, pois compõe cada tecido do corpo. O método de bioimpressao FRESH 3D, desenvolvido por Feinberg, permite que seja depositado colágeno camada por camada dentro de um banho de suporte de gel, dando a chance do colágeno se solidificar antes de ser retirado do banho. Com o FRESH, o gel de suporte pode ser facilmente fundido, aquecendo da temperatura ambiente até a temperatura do corpo após a conclusão da impressão. Desta forma, os pesquisadores podem remover o gel de suporte sem danificar a estrutura impressa feita de colágeno ou células.

Esse método de impressão permite com que sejam criadas estruturas de colágenos em grande escala, como órgãos. Neste tipo de impressão pode ser usados outros biomateriais também, formando outros tecidos humanos.

Podem existir várias aplicações para a impressão FRESH, que vai desde o cuidado de feridas até mesmo a construção de um órgão, e isso seria apenas uma parte de um campo promissor, com a ajuda da tecnologia. Porém, ainda é preciso anos a mais de pesquisas para melhores resultados, mas já é algo muito excitante para os pesquisadores, um projeto que está cada vez mais em progresso.

Referência:
A. Lee, A. R. Hudson, D. J. Shiwarski, J. W. Tashman, T. J. Hinton, S. Yerneni, J. M. Bliley, P. G. Campbell, A. W. Feinberg. 3D bioprinting of collagen to rebuild components of the human heartScience, 2019; 365 (6452): 482 DOI: 10.1126/science.aav9051

Redação: Nathielle Harka