Os transplantes cardíacos no Brasil vêm crescendo. Em 2014, ultrapassou pela primeira vez a barreira dos 300 transplantes e de 1,5 por milhão da população (pmp). Entretanto, esse número ainda está bem distante da necessidade que é 8 pmp.
Muitas vezes a única opção para um paciente é mesmo o transplante. Isso porque o tecido cardíaco, uma vez lesionado, tem capacidade restrita de regenerar-se por si só.
Hoje, no país, há 235 pacientes ativos em lista de espera. Quantidade pequena se comparada aos mais de 4.000 americanos que também esperam.
Mas, a escassez de corações para transplante, seja por falta de doadores ou pela não autorização da família do doador, pode em breve ser solucionada. Cientistas da Universidade Carnegie Mellon estão criando uma tecnologia de ponta para imprimir em 3D estruturas biológicas complexas.
Nova tecnologia
Durante a última década, a Manufatura Aditiva de biomateriais saiu de uma fase de prototipagem rápida usada em pesquisas para uma nova fase de fabricação de dispositivos médicos específicos.
A chave para essa evolução foi conseguir controlar com precisão a estrutura e as propriedades materiais em três dimensões (3D) e adaptar os critérios anatômicos e fisiológicos com base em imagens de tomografias computadorizadas (TC) e de ressonâncias magnéticas (MRI).
Foi exatamente isso que a equipe de cientistas da Carnegie Mellon fez. Eles captaram imagens de ressonância magnética de artérias coronárias e imagens tridimensionais de corações embrionários e depois bioimprimiram em 3D materiais muito “macios e moles”, como colágenos, alginatos e fibrinas, numa resolução e qualidade sem precedentes.
O estudo foi publicado na revista Science Advances, na sexta-feira, dia 23 de outubro. A equipe, liderada por Adam Feinberg, professor associado de Ciência dos Materiais e Engenharia e da Engenharia Biomédica na Carnegie Mellon, também conseguiu superar um desafio.
Como abordamos nessa matéria, aqui no O Futuro das Coisas, há um desafio na impressão 3D: é complicado imprimir formas macias e gelationosas, simplesmente porque a impressora não consegue encontrar um lugar consistente para adicionar a camada seguinte. Ou seja, cada camada deve endurecer antes que a próxima seja colocada.
Semelhante à técnica que abordamos para solucionar este desafio, a equipe de Feinberg desenvolveu um método de imprimir esses materiais “macios e moles” dentro de um gel que serve como suporte. Basicamente, eles imprimem um gel dentro de outro gel, o que permite posicionar com precisão o material macio à medida que ele está sendo impresso, camada por camada.
(Esquerda) Um modelo de uma seção de uma artéria coronariana humana criada a partir de uma imagem de ressonância magnética 3D. (Direita) Um exemplo de artéria impressa em alginato (preto) banhada na solução gelationosa. (crédito:. Thomas J. Hinton et al / Science Advances)
Com esta nova técnica, chamada FRESH (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels), após a impressão, o gel pode ser facilmente derretido e removido por aquecimento na temperatura corporal, a qual não danifica as biomoléculas delicadas ou células vivas que foram bioimpressas.
Passo 1: imprimir em 3D o material imerso no gel
Passo 2: aquecer para derreter o gel
Passo 3: remover do gel o material (no caso, a artéria) impresso em 3D.
Bioimpressoras acessíveis
A maioria das bioimpressoras 3D custam mais de US$ 100.000 e exigem conhecimentos especializados para operá-las, limitando uma adoção mais ampla. A equipe de Feinberg, no entanto, conseguiu implementar a sua técnica em várias impressoras 3D que custam menos de US$ 1.000 e que utilizam hardware e software de fonte aberta.
“Não é apenas o baixo custo, mas ao usarmos software de código aberto, podemos afinar os parâmetros de impressão, otimizar o que estamos fazendo, e maximizar a qualidade do que estamos imprimindo” (Adam Feinberg)
Próximo passo
Como passo seguinte, a equipe está trabalhando para incorporar células cardíacas vivas nessa matriz de gel, proporcionando um andaime para ajudar a formar o músculo contrátil.
No curto prazo, tais tecidos artificiais podem ajudar pesquisadores a estudar processos de doença e testar novas drogas em laboratório. Eventualmente, o músculo cardíaco impresso pode reparar os danos de um ataque cardíaco e ajudar a bombear o sangue no paciente.
Adam Feinberg demonstra o processo de bioimpressão em 3D com a técnica FRESH.
Fonte: Science Advances
