Os tecidos e órgãos humanos artificialmente construídos foram desenvolvidos com uma série de propósitos diferentes em mente, desde robótica avançada e novos materiais até o rastreio de drogas. A precisão exigida pelas aplicações de triagem de drogas impõe demandas especialmente grandes sobre a precisão com que os construtos biomiméticos replicam as características do tecido e os comportamentos envolvidos na absorção da droga.

Um novo avanço, publicado esta semana no jornal Biomicrofluídica , agora oferece a capacidade de construir tecido vascularizado e imitar a administração de drogas in vivo em tecido hepático bioprinted 3-D. Uma colaboração verdadeiramente internacional, com pesquisadores afiliados ao Chile, Itália, Arábia Saudita, Coréia e EUA, desenvolveu este modelo de fígado relativamente simples para oferecer um sistema mais preciso para testes de toxicidade de drogas.

"A maioria dos modelos de teste de drogas usa um tecido celular de monocamada bidimensional (2-D), ou um tecido 3-D, mas sem esta rede, "disse Su Ryon Shin, um instrutor conduzindo pesquisas na Harvard Medical School e um dos autores do estudo. "Nossos corpos são, na verdade, compostos de uma construção 3-D com uma rede vascular, não é composto de [apenas] células individuais. "

A estrutura 3-D imita melhor a arquitetura e a funcionalidade do tecido humano complexo em comparação com as monocamadas 2-D de modelos de células, devido às suas interações célula-célula aprimoradas e funções celulares aprimoradas. Essas estruturas 3-D fornecem um modelo de tecido aprimorado e fornecem respostas mais realistas ao medicamento do que suas contrapartes 2-D. Esta nova amostra vascularizada oferece maior capacidade preditiva para os níveis reais de toxicidade que o corpo experimentaria.

Impresso com bio-tinta que usa andaimes de microcanais de sacrifício, a rede final de canais em camadas de células endoteliais permite a observação dos efeitos in vivo da absorção do fármaco sem ter de realmente fazer um estudo in vivo. Além disso, a técnica pode ser adaptada a diferentes tipos de células para provavelmente oferecer testes de toxicidade de drogas feitos sob medida para o paciente.

"Estamos usando células humanas, e quando desenvolvemos esta técnica, [o fizemos de uma forma que nos permitisse] facilmente mudar o tipo de célula, usando talvez a célula primária de um paciente ou suas células endoteliais e podemos [potencialmente] criar um modelo de tecido humano-especializado, "Shin disse.

Embora a construção ainda seja uma versão bastante simplificada do tecido hepático real, o novo nível de complexidade deste modelo vascular já ajudou a equipe a descobrir um mecanismo importante que uma construção de monocamada nunca poderia revelar.

"Com base em nossa descoberta, a camada endotelial retarda a resposta de difusão da droga, em comparação com sem a camada endotelial, "Shin disse." Eles não mudam nenhuma constante de difusão de drogas, mas eles atrasam a permeabilidade, portanto, eles atrasam a [resposta], pois leva tempo para passar pela camada endotelial. "

Shin, em particular, planeja focar pesquisas futuras nesta etapa de difusão, e como ele pode ser ajustado para otimizar a absorção de drogas. Mais amplamente, o grupo espera que esta seja apenas uma etapa inicial no desenvolvimento de sistemas de teste de drogas bioprinted mais complexos e mais rápidos, como dispositivos com vários órgãos em um chip e modelos de amostra para outros sistemas de órgãos e tecidos. Terapias de drogas contra o câncer, por exemplo, requerem uma compreensão dos efeitos em vários tecidos fora apenas do próprio tecido canceroso, e se beneficiaria muito com tal construção.