A bioimpressão é um campo relativamente novo e em desenvolvimento que busca produzir tecidos a partir de células e / ou estudar essas construções como modelos de desenvolvimento tecidual, patologia tecidual ou prepará-las como substitutos de tecidos danificados. O design complexo da maioria dos tecidos e a necessidade de nutrientes exige conhecimentos multidisciplinares para o desenvolvimento de biorreatores, etapa importante na bioimpressão.
É imprescindível que estudos de como os tecidos serão impressos, cultivados, perfundidos, mecanicamente (ou de outra forma) estimulados e analisados durante a cultura, devem ser cuidadosamente considerados no design do biorreator e as demais etapas envolvidas na biofabricação de um tecido.
Histologia do tecido hepático bioimpresso sem scaffold que foi mantido estaticamente no meio de cultura por uma semana (figura da esquerda). Barra sólida indica 50 μm.
Histologia do tecido hepático bioimpresso sem scaffold, que foi continuamente perfundido usando o FABRICA (plataforma construída) durante uma semana, mostrando uma melhor sobrevivência das células no tecido. Barra sólida indica 50 μm ( figura da direita)
Os projetos e abordagens de biorreatores são muitos, mas estão limitados a desenhos rudimentares que não simulam o ambiente natural de perfusão tecidual. Além disso, muitos dos projetos de tecidos biofabricados não são propícios à perfusão ou não são integrados com a etapa de bioimpressão.
Sem a capacidade de controlar as taxas de fluxo, a perfusão de construção de tecido correspondente às condições naturais de perfusão limita a capacidade dos engenheiros de tecidos de controlar a diferenciação celular e a subsequente formação de tecido.
Os avanços recentes de materiais biocompatíveis, autoclaváveis e fotopolimerizáveis geraram novas oportunidades de uso desses materiais em sistemas complexos de biorreatores construídos por impressão 3D. Uma outra limitação dos biorreatores atualmente disponíveis é o monitoramento em tempo real. Em particular, a perfusão de muitos sistemas é limitada à dinâmica de fluidos computacional (CFD). Isso significa que as condições reais de fluxo dentro do tecido raramente são compreendidas. Sem caracterizar as condições de fluxo dentro do tecido, possíveis perdas de fluxo devido a efeitos de arrasto através dos canais de fluxo e possíveis alterações na condição de fluxo não são contabilizadas com relação aos resultados e / ou viabilidade do tecido.
Pensando nessas lacunas e avançando na área de biofabricação de tecidos, um grupo de pesquisadores da Universidade de Indiana nos EUA desenvolveu uma plataforma integrada - chamada FABRICA - composta por um biorreator, um sistema de bioimpressão e estímulos apropriados para a construção otimizada de tecidos biológicos.
Projeto FABRICA (a) FABRICA Sistema de biorreatores com a tampa intercambiável instalada. (b) biorreator FABRICA mostrando as portas de entrada e saída, como a montagem da câmera é instalada na porta da câmera, e uma construção de tecido carregada em microagulhas Kenzan dentro da câmara do biorreator. (c) Corte de cima para baixo mostrando como as construções são perfundidas dentro da FABRICA. (d) Representação da secção do quarto representativa de uma Kenzan oca com uma construção de tecido perfurável carregada nas agulhas. (e) Uma representação de cima para baixo da construção na Kenzan mostrando a abertura de 2 mm de diâmetro para fluxo perfusivo (necessário para a difusão de nutrientes e oxigênio).
À medida que as técnicas de engenharia de tecidos e os modelos de tecidos avançam, é extremamente importante desenvolver métodos eficazes para a cultura a longo prazo dando condições apropriadas para o desenvolvimento e a observação dos tecidos bioimpressos. Portanto, os biorreatores avançados são necessários para promover a biofabricação, bioimpressão e engenharia de tecidos.
Quer saber mais sobre esse trabalho publicado na Scientific Reports recentemente, acesse o link https://www.researchgate.net/publication/325153523_FABRICA_A_Bioreactor_Platform_for_Printing_Perfusing_Observing_Stimulating_3D_Tissues
Janaina Dernowsek, Ph.D.
Bióloga Geneticista e Pesquisadora na área de Biofabricação e Bioimpressão de Tecidos.
Pesquisadora associada ao Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer, INCT - Regenera e UNIFESP.
Idealizadora dos projetos BioEdTech e Bio3Data para a Bioimpressão de tecidos. Desenvolvedora do site e do blog www.biofabricacao.com.
