A bioimpressora 3D de alta velocidade pode fabricar estruturas que imitam diversos tecidos do corpo humano

Engenheiros biomédicos da Universidade de Melbourne inventaram um sistema de impressão 3D, ou bioimpressora, capaz de fabricar estruturas que imitam de perto os diversos tecidos do corpo humano, desde tecidos moles do cérebro até materiais mais duros como cartilagem e ossos.

Esta tecnologia de ponta oferece aos investigadores do cancro uma ferramenta avançada para replicar órgãos e tecidos específicos, melhorando significativamente o potencial de previsão e desenvolvimento de novas terapias farmacêuticas. Isto abriria caminho para uma descoberta de medicamentos mais avançada e ética, reduzindo a necessidade de testes em animais.

A pesquisa está publicada na revista Natureza.

Chefe do Laboratório Collins BioMicrosystems da Universidade de Melbourne, Professor Associado David Collins disse: “Além de melhorar drasticamente a velocidade de impressão, nossa abordagem permite um certo grau de posicionamento celular dentro dos tecidos impressos. O posicionamento incorreto das células é um grande motivo pelo qual a maioria das bioimpressoras 3D falham. para produzir estruturas que representem com precisão o tecido humano.

“Assim como um carro exige que seus componentes mecânicos sejam organizados com precisão para funcionar corretamente, as células em nossos tecidos também devem ser organizadas corretamente. As bioimpressoras 3D atuais dependem do alinhamento natural das células sem orientação, o que apresenta limitações significativas.

“Nosso sistema, por outro lado, usa ondas acústicas geradas por uma bolha vibratória para posicionar células dentro de estruturas impressas em 3D. Este método fornece o avanço necessário para que as células se desenvolvam nos tecidos complexos encontrados no corpo humano.”

A maioria das bioimpressoras 3D disponíveis comercialmente depende de uma abordagem de fabricação lenta, camada por camada, que apresenta vários desafios. Este método pode levar horas para ser concluído, comprometendo a viabilidade das células vivas durante o processo de impressão. Além disso, uma vez impressas, as estruturas celulares devem ser cuidadosamente transferidas para placas de laboratório padrão para análise e geração de imagens – uma etapa delicada que corre o risco de comprometer a integridade dessas estruturas frágeis.

A equipe de pesquisa da Universidade de Melbourne inverteu o processo atual ao desenvolver um sofisticado sistema óptico, substituindo a necessidade de uma abordagem camada por camada.

A técnica inovadora utiliza bolhas vibratórias para imprimir estruturas celulares em 3D em questão de segundos, o que é cerca de 350 vezes mais rápido que os métodos tradicionais e permite aos investigadores replicar com precisão tecidos humanos com resolução celular.

Ao reduzir drasticamente o tempo de impressão 3D e imprimir diretamente em placas de laboratório padrão, a equipe conseguiu aumentar significativamente a taxa de sobrevivência celular, ao mesmo tempo que eliminou a necessidade de manuseio físico. Garantir que as estruturas impressas permaneçam intactas e estéreis durante todo o processo.

Ph.D. o estudante Callum Vidler, autor principal deste trabalho, disse que a tecnologia inovadora já estava gerando entusiasmo no setor de pesquisa médica.

“Os biólogos reconhecem o imenso potencial da bioimpressão, mas até agora ela estava limitada a aplicações com rendimento muito baixo”, disse ele. “Desenvolvemos nossa tecnologia para resolver essa lacuna, oferecendo avanços significativos em velocidade, precisão e consistência. Isso cria uma ponte crucial entre a pesquisa laboratorial e as aplicações clínicas.

“Até agora, colaboramos com cerca de 60 investigadores de instituições, incluindo o Peter MacCallum Cancer Center, a Harvard Medical School e o Sloan Kettering Cancer Center, e o feedback tem sido extremamente positivo.”