p Nanoengenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego imprimiram em 3D uma imagem realista, rede funcional de vasos sanguíneos que pode abrir caminho para órgãos artificiais e terapias regenerativas. p A nova pesquisa, liderado pelo professor de nanoengenharia Shaochen Chen, aborda um dos maiores desafios da engenharia de tecidos:a criação de tecidos e órgãos realistas com vasculatura funcional - redes de vasos sanguíneos que podem transportar sangue, nutrientes, resíduos e outros materiais biológicos - e com segurança quando implantados dentro do corpo.

p Pesquisadores de outros laboratórios usaram diferentes tecnologias de impressão 3D para criar vasos sanguíneos artificiais. Mas as tecnologias existentes são lentas, caro e principalmente produz estruturas simples, como um único vaso sanguíneo - um tubo, basicamente. Esses vasos sanguíneos também não são capazes de se integrar ao sistema vascular do próprio corpo.

p "Quase todos os tecidos e órgãos precisam de vasos sanguíneos para sobreviver e funcionar corretamente. Este é um grande obstáculo na realização de transplantes de órgãos, que estão em alta demanda, mas com pouca oferta, "disse Chen, quem lidera os Nanobiomateriais, Biimpressão, e Laboratório de Engenharia de Tecidos na UC San Diego. "Órgãos de bioimpressão 3D podem ajudar a preencher essa lacuna, e nosso laboratório deu um grande passo em direção a esse objetivo. "

p O laboratório de Chen imprimiu em 3D uma rede de vasculatura que pode se integrar com segurança à rede do próprio corpo para circular o sangue. Esses vasos sanguíneos se ramificam em várias séries de vasos menores, semelhantes às estruturas dos vasos sanguíneos encontradas no corpo. O trabalho foi publicado em Biomateriais .

p A equipe de Chen desenvolveu uma tecnologia inovadora de bioimpressão, usando suas próprias impressoras 3D caseiras, para produzir rapidamente microestruturas 3D intrincadas que imitam os designs e funções sofisticadas dos tecidos biológicos. O laboratório de Chen usou essa tecnologia no passado para criar tecido hepático e peixes microscópicos que podem nadar no corpo para detectar e remover toxinas.

p Os pesquisadores primeiro criam um modelo 3D da estrutura biológica em um computador. O computador então transfere instantâneos 2D do modelo para milhões de espelhos microscópicos, que são controlados digitalmente para projetar padrões de luz ultravioleta na forma desses instantâneos. Os padrões de UV são refletidos em uma solução contendo células vivas e polímeros sensíveis à luz que se solidificam após a exposição à luz ultravioleta. A estrutura é impressa rapidamente, uma camada de cada vez, de uma forma contínua, criar um arcabouço de polímero sólido 3D encapsulando células vivas que crescerão e se tornarão tecido biológico.

p "Podemos imprimir diretamente estruturas de microvasculatura detalhadas em resolução extremamente alta. Outras tecnologias de impressão 3D produzem o equivalente a estruturas 'pixeladas' em comparação e geralmente requerem materiais de sacrifício e etapas adicionais para criar os vasos, "disse Wei Zhu, bolsista de pós-doutorado no laboratório de Chen e pesquisador-chefe do projeto.

p E todo esse processo leva apenas alguns segundos - uma grande melhoria em relação aos métodos concorrentes de bioimpressão, que normalmente leva horas apenas para imprimir estruturas simples. O processo também usa materiais baratos e biocompatíveis.

p A equipe de Chen usou imagens médicas para criar um padrão digital de uma rede de vasos sanguíneos encontrados no corpo. Usando sua tecnologia, eles imprimiram uma estrutura contendo células endoteliais, que são células que formam o revestimento interno dos vasos sanguíneos.

p Toda a estrutura se encaixa em uma pequena área medindo 4 milímetros x 5 milímetros, 600 micrômetros de espessura (tão espesso quanto uma pilha contendo 12 fios de cabelo humano).

p Os pesquisadores cultivaram várias estruturas in vitro por um dia, em seguida, enxertou os tecidos resultantes em feridas de pele de camundongos. Depois de duas semanas, os pesquisadores examinaram os implantes e descobriram que eles haviam crescido e se fundido com sucesso na rede de vasos sanguíneos do hospedeiro, permitindo que o sangue circule normalmente.

p Chen observou que os vasos sanguíneos implantados ainda não são capazes de outras funções, como o transporte de nutrientes e resíduos. “Ainda temos muito trabalho a fazer para melhorar esses materiais. Este é um passo promissor em direção ao futuro da regeneração e reparo de tecidos, " ele disse.

p Seguindo em frente, Chen e sua equipe estão trabalhando na construção de tecidos específicos para pacientes usando células-tronco pluripotentes induzidas por humanos, o que evitaria que os transplantes fossem atacados pelo sistema imunológico do paciente. E uma vez que essas células são derivadas das células da pele de um paciente, os pesquisadores não precisarão extrair nenhuma célula de dentro do corpo para construir um novo tecido. O objetivo final da equipe é mover seu trabalho para os ensaios clínicos. "Levará pelo menos vários anos antes de atingirmos essa meta, "Chen disse.