Pesquisadores fazem avanços na impressão 3D de tecidos humanos funcionais

Jun 18, 2023

As indicações já estão abertas para o 3D Printing Industry Awards 2023. Quem são os líderes em impressão 3D? Descubra no dia 30 de novembro, quando os vencedores das vinte categorias serão anunciados durante uma cerimônia de premiação ao vivo em Londres.

Uma equipe de cientistas da Universidade de Sydney e do Children's Medical Research Institute (CMRI) em Westmead aproveitou a impressão fotolitográfica 3D para fabricar tecidos humanos funcionais que imitam com precisão a arquitetura de um órgão.

Os pesquisadores utilizaram técnicas de bioengenharia e cultura celular para instruir as células-tronco derivadas de células sanguíneas e células da pele a se especializarem. Essas células especializadas podem então formar estruturas semelhantes a órgãos.

Este projeto foi liderado pelo professor Hala Zreiqat e pelo Dr. Peter Newman, da Engenharia Biomédica da Universidade de Sydney, e pelo professor Patrick Tam, que dirige a Unidade de Pesquisa em Embriologia do CMRI. O artigo de pesquisa da equipe, intitulado 'Programação de Padrões Multicelulares com Nichos Celulares Mecanoquimicamente Microestruturados', foi publicado na Advanced Science.

Olhando para o futuro, a equipa de investigação irá agora concentrar-se no desenvolvimento da sua técnica para avançar no campo da medicina regenerativa e procurar novos tratamentos para uma série de doenças.

“Nosso novo método serve como um manual de instruções para as células, permitindo-lhes criar tecidos mais bem organizados e mais parecidos com seus equivalentes naturais. Este é um passo importante para poder imprimir tecidos e órgãos funcionais em 3D”, comentou a professora Hala Zreiqat.

Um “manual de instruções para células”

As células requerem instruções detalhadas na forma de proteínas estrategicamente posicionadas e gatilhos mecânicos para construir tecidos. De acordo com o Dr. Newman, sem essas instruções específicas, as células provavelmente se agruparão de maneira imprevisível e imprecisa.

Através desta pesquisa, os cientistas aproveitaram uma nova técnica de impressão fotolitográfica 3D para gerar sinais microscópicos mecânicos e químicos que guiam as células em estruturas semelhantes a órgãos precisas e organizadas.

Esta técnica foi empregada para criar com sucesso um conjunto osso-gordura que se assemelha à estrutura óssea. Uma montagem de tecidos que se assemelham a processos durante o desenvolvimento inicial dos mamíferos também foi fabricada usando este método.

“No passado, as células-tronco eram cultivadas para gerar muitos tipos de células, mas não podíamos controlar como elas se diferenciavam e se montavam em 3D”, comentou o professor Tam. “Com esta tecnologia de bioengenharia, podemos agora direcionar as células-tronco para formar tipos específicos de células e organizá-las adequadamente no tempo e no espaço, recapitulando assim o desenvolvimento do órgão na vida real.”

Potenciais aplicações médicas

Espera-se que esta pesquisa ajude a avançar na compreensão de como os órgãos se desenvolvem e funcionam, e como as mutações genéticas e os erros de desenvolvimento influenciam as doenças dos órgãos.

Além disso, diz-se que este estudo oferece potencial para o desenvolvimento de terapia celular e genética. Na verdade, a capacidade de produzir tipos de células desejados poderia facilitar a produção de células estaminais clinicamente relevantes para utilizações terapêuticas.

“Este método tem imensas implicações práticas. Por exemplo, na medicina regenerativa, onde existe uma necessidade premente de transplantes de órgãos, novas pesquisas utilizando esta abordagem podem facilitar o crescimento de tecidos funcionais em laboratório”, explicou a professora Hala Zreiqat.

Dr. Peter Newman acrescentou que “esta tecnologia pode revolucionar a forma como estudamos e entendemos as doenças. Ao criar modelos precisos de tecidos doentes, podemos observar a progressão da doença e as respostas ao tratamento num ambiente controlado.”

Os investigadores estão especialmente esperançosos de que as suas descobertas possam ajudar a tratar a perda de visão causada pela degeneração macular e doenças hereditárias, resultando na perda de células fotorreceptoras da retina.

“Se pudermos gerar um pedaço de células por bioengenharia e ver como todo o sistema funciona, então poderemos investigar terapias que utilizam células funcionais para substituir células do olho que foram perdidas devido a doenças”, afirmou o professor Tam.