Uma pílula que imprime biotinta para reparar tecidos danificados

Os pesquisadores da EPFL demonstraram a primeira bioimpressora do tamanho de um comprimido que pode ser engolida e guiada dentro do trato gastrointestinal, onde deposita diretamente a biotinta sobre os tecidos danificados para auxiliar no reparo.

Lesões de tecidos moles do trato gastrointestinal, como úlceras ou hemorragias, atualmente só podem ser tratadas com alguma forma de cirurgia, que é invasiva e pode não resultar em reparo permanente. A bioimpressão está emergindo como um tratamento eficaz que deposita “tinta” biocompatível – muitas vezes feita de polímeros naturais derivados de algas marinhas – diretamente sobre o local do dano tecidual, criando uma estrutura para o crescimento de novas células. Mas, assim como as ferramentas cirúrgicas tradicionais, esses tipos de bioimpressoras tendem a ser volumosos e requerem anestesia.

Ao mesmo tempo, estão a ser desenvolvidas tecnologias “sem restrições” para realizar intervenções médicas sem ligação física a equipamento externo. Por exemplo, “cápsulas inteligentes” ingeríveis podem ser guiadas para locais de distribuição de medicamentos usando ímãs externos. Mas esses dispositivos são projetados para viajar através de líquidos e seus movimentos tornam-se imprevisíveis quando tocam a parede do tecido.

A bioimpressão, por outro lado, requer contato com o tecido. Agora, uma equipe do Laboratório de Tecnologias Avançadas de Fabricação da Escola de Engenharia da EPFL criou o MEDS (Sistema de Deposição Endoluminal Magnética): a primeira bioimpressora ingerível que pode ser guiada até locais de doenças para imprimir tecidos dentro do corpo. Publicado recentemente em Ciência Avançadaa tecnologia abre as portas para uma nova modalidade de intervenção médica não invasiva.

“Ao combinar os princípios das bioimpressoras in-situ com os conceitos de liberação de medicamentos das cápsulas inteligentes, podemos imaginar uma nova classe de dispositivo: uma bioimpressora do tamanho de um comprimido que pode ser engolida”, diz o chefe do laboratório, Vivek Subramanian.

Reparo minimamente invasivo

O MEDS foi projetado como uma caneta esferográfica com ponta de mola que libera tinta – exceto que aqui o dispositivo é muito menor e a tinta é um biogel vivo. Mais ou menos do tamanho de uma pílula, o MEDS contém uma pequena câmara de biotinta e um mecanismo de êmbolo de mola que empurra o material para fora. Sem componentes eletrônicos integrados, a liberação é ativada por um feixe de laser infravermelho próximo externo que penetra com segurança nos tecidos do corpo. À medida que a biotinta emerge, a cápsula é dirigida com precisão por um ímã externo montado em um braço robótico, como se fosse um joystick.

Em seus experimentos, a equipe da EPFL usou sua bioimpressora para reparar úlceras artificiais de vários tamanhos em tecido gástrico simulado e até mesmo para selar uma hemorragia simulada. Em experimentos in vivo realizados em um centro de pesquisa animal credenciado nos EUA, os pesquisadores também usaram com sucesso seu dispositivo para depositar biotinta no trato gástrico de coelhos. Nestes experimentos, a equipe acompanhou os movimentos da cápsula usando fluoroscopia de raios X, demonstrando o potencial do dispositivo – que pode ser recuperado por via oral usando orientação magnética – para reparo minimamente invasivo.

Os pesquisadores enfatizam que além de proteger as úlceras dos sucos gástricos, a própria biotinta pode ser combinada com medicamentos ou células para impulsionar ainda mais a reparação dos tecidos.

“Em nossos experimentos controlados de laboratório, nossa biotinta carregada de células manteve sua integridade estrutural por mais de 16 dias, sugerindo seu potencial como um ‘microbiorreator’ que pode liberar fatores de crescimento e recrutar novas células para a cicatrização de feridas”, diz Ph.D. estudante Sanjay Manoharan.

Ele observa que, embora estas descobertas sejam encorajadoras, a sua aplicabilidade in vivo precisará ser validada em estudos futuros. “No geral, nossos resultados apoiam o papel fundamental do MEDS em futuras aplicações de bioimpressão. Em seguida, planejamos estender suas capacidades aos vasos sanguíneos e aos tecidos da parede abdominal (peritônio).”