Coração 3D: A bioimpressão de órgãos é realidade?

Atualizado em: 28 de maio de 2019 às 10:33

Conforme avança a tecnologia de impressão 3D, ampliam-se também as possibilidades na área da medicina, ou melhor, na biomedicina – a bioimpressão 3D é a impressão 3D de materiais biológicos. Essa técnica, rodeada por incertezas e polêmicas, já foi utilizada para imprimir de tecidos a ossos, e até um coração 3D.

Mas afinal, o que é a bioimpressão 3D? Como funciona? Quais são os materiais biocompatíveis que podem ser impressos? O coração 3D já é uma realidade? Continue lendo nosso artigo e descubra essas respostas agora!

O que é a bioimpressão 3D?

A bioimpressão 3D usa basicamente o método típico de impressão 3D, ou seja, a adição de material camada sob camada. Durante este processo, biomateriais (em forma de gel) são depositados precisamente, criando estruturas ou tecidos. Esta tecnologia está sendo aplicada à pesquisas da medicina regenerativa, para abordar uma solução à necessidade de tecidos e órgãos impressos em 3D com a finalidade de transplante em seres humanos.

Como surgiu a bioimpressão 3D?

No final da década de 1990, cientistas já se dedicavam à buscar materiais biocompatíveis e haviam desenvolvido técnicas e processos viáveis ​​para tornar a construção de órgãos realidade. Em 1999, pesquisadores do Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa usaram uma impressora 3D para construir estruturas sintéticas de uma bexiga humana. Preparando o cenário para desenvolvimento da bioimpressão 3D.

O ano de 2003 foi marcado por Thomas Boland, que desenvolveu a primeira bioimpressora 3D, para auxiliar em pesquisas feitas por cientistas, com o objetivo de imprimir rins capazes de bombear sangue e produzir urina em um modelo animal. Já em 2010, a Organovo – uma empresa de bioimpressão com sede em San Diego – imprimiu o primeiro vaso sanguíneo. E as pesquisas vêm avançando e sendo desenvolvidas até hoje.

Enquanto a maioria dos testes de impressão de órgãos ainda está no estágio inicial de desenvolvimento, a bioimpressão 3D já demonstrou sucesso, especialmente na área da pele e osso. Porém, o objetivo é desenvolver órgãos funcionais internos, como rins, fígados ou coração 3D, o que já está a cada dia mais próximo de se tornar uma realidade.

Como funciona a bioimpressão 3D?

Existem vários métodos de bioimpressão, com base nas tecnologias de impressão 3D. Apesar dos vários tipos, um processo típico de bioimpressão 3D tem uma série de etapas com padrões semelhantes: As estruturas podem ser produzidas camada por camada, imprimindo agrupamentos de células que se tornam sólidas quando aquecidas. Quando as células se fundem, o gel que as revestem pode ser resfriado e removido.

Processo de bioimpressão. Fonte: Universidade de Rhode Island.

Imagem 3D: Para obter as dimensões exatas do tecido, pode ser usada uma tomografia computadorizada ou ressonância magnética padrão. Assim, a imagem 3D fornecerá medidas perfeitas do tecido, de acordo com o paciente.

Modelagem 3D: Um modelo 3D é projetado usando um software CAD. Esse modelo virtual contém todas informações e medidas detalhadas da estrutura desejada (órgão ou tecido).

Fatiamento: Nesse estágio o projeto 3D será processado por um segundo tipo de software, conhecido como slicer (ou fatiador), que irá determinar as coordenadas a serem executadas pela impressora 3D.

Preparação da Bioink: A Bioink será o insumo aplicado pela impressora 3D na criação das estruturas 3D, normalmente na forma de hidrogel, com aspecto pastoso. Estes materiais biocompatíveis são desenvolvidos através da área biológica, química e de engenharia.

Bioimpressão 3D: O processo de impressão 3D envolve o depósito do material biocompatível camada por camada, em que cada camada pode ter uma espessura de 0,5 mm ou menos. O processo de produção com camadas menores ou maiores depende muito do tipo de tecido a ser impresso e do bico que será usado. A mistura sai do bico como um fluido altamente viscoso.

Solidificação: À medida que a deposição ocorre, a camada começa como um líquido viscoso e solidifica para manter sua forma. Isso acontece quando mais camadas são depositadas continuamente. O processo de mistura e solidificação é conhecido como reticulação e pode ser auxiliado por luz UV, produtos químicos específicos ou calor (também normalmente fornecido por uma fonte de luz UV).

Leia também: Como a impressão 3D ajudou médicos a salvarem a vida de um bebê.

O que são biomateriais?

Os insumos utilizados na bioimpressão 3D são chamados biomateriais, ou Bioink. São materiais biocompatíveis constituídos de compostos artificiais ou naturais, com o objetivo de melhorar ou substituir funcionalidades de tecidos ou órgãos.

Os biomateriais são uma combinação de células vivas biocompatíveis como colágeno, seda, nanocelulose, entre outras. Essas células possuem estruturas para crescer e nutrição para sobreviver. A combinação completa é baseada no paciente e é específica da função.

Bioink toma forma durante processo de bioimpressão 3D.

Abaixo temos alguns exemplos de materiais biocompatíveis utilizados na medicina:

  • Biossensores;
  • Tubos de circulação sanguínea e sistemas de hemodiálise;
  • Materiais implantáveis (como suturas, placas, substitutos ósseos, tendões, telas ou malhas, válvulas cardíacas, lentes, dentes);
  • Dispositivos para a liberação de medicamentos (na forma de implantes subdérmicos e partículas);
  • Tecidos e/ou Órgãos artificiais (como coração, rim, fígado, pâncreas, pulmões, pele);
  • Curativos, dentre muitos outros.

Leia também: 6 aplicações da impressão 3D na medicina.

O coração 3D já é uma realidade?

Apesar dos estudos em relação à bioimpressão estejam em nível avançado, o sucesso completo da interação entre as tecnologias biológicas e impressão 3D ainda estão em andamento. Recentemente um modelo de coração 3D foi impresso por pesquisadores da Universidade de Tel Aviv, em Israel. Apesar do entusiasmo com esse avanço, o coração 3D possui apenas 3cm e não está apto à bombear sangue.

Embora essa inovação abra horizontes para que órgãos funcionais transplantáveis sejam impressos em 3D, percebemos que ainda há barreiras que precisam ser quebradas pelos cientistas. Porém, a maioria das pessoas mostram otimismo sobre o assunto. Segundo uma pesquisa realizada pelo Fórum Econômico Mundial, 76,4% dos entrevistados, acreditam que até 2025 ocorra o primeiro transplante de um fígado impresso em 3D.

“Embora a impressão 3D seja considerada uma abordagem promissora para a engenharia de órgãos inteiros, vários desafios ainda permanecem. Além disso, novas abordagens de bioengenharia são necessárias para proporcionar o cultivo de longo prazo dos órgãos e uma transferência de massa eficiente, enquanto fornecem estímulos bioquímicos e físicos para a maturação.” – Destaca Janaina Dernowsek, especialista em bioimpressão 3D.

Até que órgãos funcionais sejam impressos em 3D, o debate sobre o assunto apenas destaca os benefícios que a manufatura aditiva pode proporcionar à medicina, e além disso, também aborda o problema com a escassez de órgãos doados atualmente.

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