Existe uma escassez global de órgãos disponíveis para transplantes. Enquanto a lista de espera aumenta a cada dia, o número de doadores permanece praticamente o mesmo. Algumas pessoas aguardam anos na fila, outras infelizmente não sobrevivem à espera.
Porém a tecnologia evolui em um ritmo frenético, sobretudo quando falamos em saúde. Nesse contexto, a solução para a questão acima pode estar nas impressoras 3D. Com a evolução dessa ferramenta, as possibilidades de impressão de objetos 3D são cada vez maiores e mais complexas.
A impressão em 3D na área da saúde começou na década de 1980, quando passou a ser usada para a produção de próteses de reconstrução óssea. Hoje, é possível a fabricação de tecidos da pele e até cartilagens. Alguns órgãos também começaram a ser impressos, mas por enquanto apenas como protótipos para auxiliar nas cirurgias.
Diversos especialistas estão trabalhando para aprimorar essa tecnologia e imprimir órgãos em 3D que sejam funcionais e sob medida para os pacientes. Isso mudaria completamente o cenário dos transplantes no mundo, salvando milhares de vidas.
Em comparação com a impressão não biológica, a bioimpressão em 3D envolve complexidades adicionais, como a escolha de materiais, tipos de células, fatores de crescimento e diferenciação, além de desafios técnicos relacionados à sensibilidade das células vivas e à construção de tecidos.
Órgãos artificiais
Um grande desafio na engenharia de tecidos e pesquisa de células-tronco tem sido imitar o micro e macro ambiente de tecidos humanos, controlando as características dos tecidos manipulados. Além de criar bases especiais para isso, já que sem plásticos biocompatíveis é impossível implementar a ideia de órgãos artificiais.
A ideia de criar um órgão artificial não é nova, já na década de 1920, o médico Georg Haas tratou os primeiros pacientes com doença renal com um sistema de purificação do sangue.
Esse método, popularmente conhecido como hemodiálise, é até hoje o procedimento padrão em todo o mundo. O rim tubular usado por Haas representa o primeiro órgão artificial na história da medicina que os médicos usaram em humanos. Portanto, a biocompatibilidade de polímeros é de grande importância.
Bioimpressão 3D
Biocompatibilidade é a capacidade de um material de provocar uma resposta adequada do paciente em uma aplicação específica. Isso significa que um polímero tem um desempenho excelente em uma aplicação, mas em outra pode falhar. Os pesquisadores de polímeros alemães já conseguiram usar feixes de laser para produzir estruturas 3D, como modelos de plástico flexíveis para órgãos.
A bioimpressão 3D é uma ramificação da engenharia de tecidos, que se dedica desde os anos 1980 a produzir tecidos biológicos em laboratório. Na época, já era possível fazer isso, mas não havia tridimensionalidade no resultado – era possível cultivar células de um coração, mas não um coração no seu formato real.
Por conta disso, um marco desse campo foi o desenvolvimento de uma orelha nas costas de um camundongo em meados dos anos 1990, uma imagem que rodou o mundo. Ali estava a tridimensionalidade. Com a popularização das impressoras 3D há cerca de dez anos, surgiram novas possibilidades. A mecânica é semelhante das máquinas tradicionais capazes de criar desde brinquedos até próteses.
No lugar dos polímeros, as bioimpressoras usam biotinta, um hidrogel de textura semelhante a gel de cabelo composto de material biologicamente compatível ao qual podem ser adicionadas células do tecido que será produzido.
Método de vascularização
A 3DBS (3D Biotechnology Solutions), apoiada pelo Programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE), da Fapesp, e que integra o HUB Mandic, está desenvolvendo uma tecnologia de impressão de tecidos artificiais com vascularização. A solução permitirá a reprodução de órgãos bioimpressos a partir de células do próprio receptor.
A empresa é conhecida por ser a primeira brasileira a oferecer equipamentos para biofabricação. A solução será importante para aprimorar ainda mais os testes cosméticos e fármacos para a extinção dos testes em animais, além de possibilitar o desenvolvimento de tratamentos ainda mais efetivos, como os de feridas e queimaduras, pois a vascularização permite melhorar a regeneração do tecido.
O trabalho de desenvolvimento dos tecidos vascularizados da 3DBS começou a partir da produção da pele artificial, também fabricada pela startup. No caso da pele bioimpressa vascularizada, ainda estão na fase de prototipagem. Neste caso, se utiliza células humanas jovens, coletadas de tecidos de prepúcio [fimose] doados por pacientes a partir dos meios impostos pelo Comitê de Ética da Faculdade São Leopoldo Mandic.
O diferencial da empresa campineira é que, após extrair e proliferar as células em laboratório, os cientistas utilizam bioimpressoras 3D – tecnologia automatizada de manufatura aditiva ou de impressão 3D para materiais vivos, construída pela 3DBS, que utiliza uma biotinta produzida com as células. Os projetos foram desenvolvidos com apoio do Pipe-Fapesp.