O que são Bioinks (biotintas)? Conceitos importantes da Bioimpressão de tecidos.

November 5, 2018

 

Bioink / Biotinta - “Uma formulação de células para processamento por uma tecnologia de biofabricação automatizada que também pode conter componentes biologicamente ativos e biomateriais”

 

Um artigo interessante sobre biotinta foi publicado na conceituada revista "Biofabrication" recentemente, e sugere um conceits mais detalhads sobre o termo.

O grupo de pesquisadores - J. Groll, J. A. Burdick, D.-W. Cho, B. Derby, M. Gelinsky, S. C. Heilshorn, T. Jüngst, J. Malda, V. A. Mironov, K. Nakayama, A. Ovsianikov, W. Sun, S. Takeuchi, J. J. Yoo, T. B. F. Woodfield - conhecidos na área de bioimpressão sempre publica sobre termos importantes da área e esse é mais um deles. 

 

O termo bioink (biotinta) foi usado pela primeira vez no contexto da impressão de órgãos em 2003 e foi introduzido em conjunto com o termo biopaper (biopapel). Inicialmente, o conceito era fornecer, ou até imprimir, um biopaper (hidrogel) e, em seguida, inserir células vivas ou esferoides de tecidos como o "bioink" utilizando a tecnologia de bioimpressão. Assim, o termo Bioink originalmente se refere ao componente celular que foi posicionado em 3D em ou dentro de hidrogéis. Em muitos dos estudos pioneiros, células e agregados celulares foram usados ​​como bioink. No entanto, mesmo nesta fase, alguns autores argumentavam que uma formulação prática de bioink deveria ser “Estrutural e funcionalmente mais sofisticada”. Simultaneamente, o número de técnicas de manufatura aditiva (extrusão, deposição de gotículas tais como técnicas baseadas em jato de tinta e microválvulas, transferência direta a laser, e técnicas baseadas em litografia) aumentaram e são usadas para a bioimpressão de células, porém todas possuem desafios físicos e reológicos diferentes para a utilização de uma biotinta viável. 

 

Imagem esquemática sobre os termos bioink e biomaterial ink detalhado no artigo de Groll et al., Biofabrication, 2018. 

 

Com essas definições, os biomateriais que se qualificam como bioink devem servir como um carreador celular durante a formulação e processamento. É frequentemente afirmado na literatura que os hidrogéis são bioinks mais usados. Isto, no entanto, só é verdade para alguns estudos em que hidrogéis físicos são aplicados como um gel antes de imprimir.

 

Exemplos disso incluem híbridos peptídeo-polímero projetados e hidrogel com base de proteína de seda de aranha. Na maioria dos estudos, os materiais usados ​​para formulação de bioinks são precursores de hidrogéis que podem ser reticulados em uma etapa pós-fabricação. Uma abordagem intermediária é a pré-reticulação de soluções precursoras para um estado de maior viscosidade, seguido por uma pós-fabricação completa de crosslinking. 

 

Isso geralmente pode ser estendido também ao crosslinking na fase final do processo de extrusão na agulha imediatamente antes da deposição para biofabricação baseada em extrusão de bioinks, ou por abordagens core-shell no momento em que o bioink deixa o bocal. Além disso, é importante notar que os bioinks não se restringem a soluções moleculares de precursores.

 

Bioinks também podem conter microcarreadores que podem ser semeados com células ou nanopartículas servindo para a liberação do fármaco ou para melhorar as funções reológicas e mecânicas. Além disso, microgéis carreados de células ou microesferas podem ser usados ​​como bioink para transmitir funcionalidades adicionais. 

 

Bioinks podem incluir células em diferentes ambientes e formas, tais como: células individuais, células agregadas em esferoides, bastões celulares, células organizadas em microtecidos ou organoides, células revestidas por uma fina camada de material, células semeadas sobre microcarreadores ou encapsuladas em microambientes coloidais. Além disso, os bioinks podem, mas não é necessário, conter moléculas bioativas, como fatores de crescimento, DNA, miRNAs, citocinas, exossomos (pequenas vesículas) ou também biomateriais. Esta definição de bioinks é independente da tecnologia usada para biofabricação, como transferência a laser, microfluídica, montagem, jato de tinta, entre outras. Esta definição aplica-se a todas as aplicações para as quais a biofabricação é realizada, incluindo, mas não limitada, a bioimpressão de células, bioimpressão de tecidos ou órgãos, fabricação de modelos in vitro, montagem de sistemas de órgão em chips e a impressão de bactérias, algas e células vegetais em aplicações biotecnológicas. 

 

Quer saber mais sobre o assunto? O artigo "A definition of bioinks and their distinction from biomaterial inks" publicado na revista Biofabrication está mais detalhado e disponível no link.  

 

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

 

 

 

 

Tags: Dernowsek, Bioimpressão, Brazil, Bioimpressora, Biofabricação

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