Video: Os cientistas cultivam um ouvido humano com um novo método de impressão 3D rastejante da pele
“Complicações após cirurgia” é um termo vago e assustador que se refere a condições secundárias, como infecção, que desenvolvem pós-cirurgia. Estudos têm mostrado que essas complicações afetam mais de 50 milhões de pacientes em todo o mundo e são mais propensas a aparecer em países de alta renda como os Estados Unidos, onde as cirurgias são mais comuns.
Para cirurgias reconstrutivas e cosméticas, das quais havia 22 milhões combinadas nos EUA em 2018 de acordo com a Sociedade Americana de Cirurgiões Plásticos, esse risco é especialmente palpável, uma vez que são invasivas. Mas este risco pode ser revolucionado por uma nova descoberta. Usando novas técnicas de bioimpressão 3D, cientistas de biomateriais e engenheiros de tecidos da China, EUA e Bélgica descobriram como cultivar partes do corpo e órgãos não invasivos sob a pele viva.
A sua nova abordagem à bioimpressão 3D e permite o crescimento de tecidos não invasivos e a cicatrização de feridas. Ela funciona através da injeção de células bioink, o material aditivo tradicionalmente usado na bioimpressão 3D, sob a pele e usando luz infravermelha próxima para penetrar no tecido e transferir desenhos de construção personalizáveis — como uma orelha ou uma forma abstrata — para células recém-injetadas.
A orelha começou a se formar em apenas 20 segundos.
Em um novo estudo publicado sexta-feira na revista Science Advances, a equipe explica como sua abordagem se diferencia dos trabalhos anteriores realizados na bioimpressão 3D.
“Atualmente, as estratégias de aplicação in vivo para produtos em macroscala impressos em 3D estão limitadas ao implante cirúrgico ou à impressão in situ em 3D no trauma exposto, ambos exigindo a exposição do local da aplicação”, escrevem os autores. ” não podem ser bem atendidas pelas tecnologias de impressão 3D existentes, motivando-nos a desenvolver tecnologias de impressão 3D não invasivas que possam fabricar de forma não invasiva o bioink revestido de tecidos em produtos personalizados, incluindo construções de tecidos vivos in situ”
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A abordagem não invasiva dos pesquisadores funciona pela injeção inicial de células bioink sob a pele de ratos no local de uma ferida ou reconstrução futura. Este bioink não tem forma inicial, mas contém os blocos de construção biológica a serem moldados em qualquer número de formas.
Após injetar o bioink, os pesquisadores expõem a área à luz quase infravermelha que foi passada por um chip digital contendo instruções de construção personalizadas para o bioink. À medida que a luz passa por este chip, ele pega as instruções e as transporta profundamente sob a pele para o bioink abaixo.
Não parecido com outras formas de luz visível, mesmo a luz UV, a luz quase infravermelha é capaz de penetrar profundamente no tecido. Isto torna-o um suporte perfeito para entregar as instruções de construção ao bioink.
Após o bioink ter recebido suas instruções, ele começa a se transformar em segurança sob a pele e assumir a nova forma personalizada. No estudo, os pesquisadores foram capazes de criar formas abstratas como uma cruz e uma estrutura semelhante a um bolo, assim como uma aproximação de um ouvido humano.
Os autores escrevem que a orelha começou a se formar em apenas 20 segundos na pele do mouse e manteve sua forma por pelo menos um mês.
Em um vídeo descrevendo o processo, os autores dizem que o bioink restante poderia ser removido do site para revelar o novo tecido totalmente formado.
No futuro, os autores dizem que uma abordagem como esta poderia ser usada para a reconstrução personalizada e diversificada do tecido também em humanos. Eles esperam que uma abordagem não-invasiva como esta permita aos cirurgiões evitar cirurgias reconstrutivas desnecessárias e potencialmente perigosas.
“Este trabalho fornece a prova de conceito para a bioimpressão não-invasiva in vivo em 3D que abriria um novo caminho para a impressão médica em 3D e avançaria a medicina minimamente invasiva ou não-invasiva”, escrevem os autores.
Abstract: A tecnologia de impressão tridimensional (3D) tem grande potencial no avanço da medicina clínica. Atualmente, as estratégias de aplicação in vivo de produtos em escala macroscópica impressos em 3D estão limitadas ao implante cirúrgico ou à impressão em 3D in situ no trauma exposto, ambos exigindo a exposição do local de aplicação. Aqui, mostramos uma tecnologia de impressão digital em 3D baseada em fotopolimerização quase infravermelha (NIR) que permite a bioimpressão não invasiva em 3D in vivo de construções teciduais. Nesta tecnologia, o NIR é modulado em padrão personalizado por um dispositivo micromirror digital e projetado dinamicamente para induzir espacialmente a polimerização de soluções monômeras. Por irradiação ex vivo com o NIR padrão, o bioink subcutaneamente injetado pode ser impresso não invasivamente em construções teciduais personalizadas in situ. Sem implante cirúrgico, foram obtidas in vivo construções personalizadas de tecido tipo orelha com condrificação e um andaime de conformação celular reparável com células. Este trabalho fornece uma prova de conceito de bioimpressão não-invasiva in vivo 3D.