Um avanço recente na bioimpressão do Laboratório Collins BioMicrosistemas no Universidade de Melbourne poderia remodelar significativamente a engenharia de tecidos. Pesquisadores do laboratório, liderados pelo engenheiro biomédico David Collins, introduziram uma nova abordagem de bioimpressão 3D chamada Dynamic Interface Printing (DIP). Ao contrário dos métodos tradicionais que constroem lentamente o tecido, camada por camada, o DIP emprega ondas acústicas para guiar as células em configurações precisas, produzindo tecidos humanos complexos em segundos – um processo anteriormente dificultado pela velocidade e pelas limitações estruturais.
Esta inovação oferece potencial para estruturas de tecidos personalizadas e de alta fidelidade, com aplicações em medicina regenerativa e modelagem de doenças. A abordagem pode atingir velocidades de impressão 3D cerca de 350 vezes mais rápidas do que as das bioimpressoras tradicionais, reduzindo as probabilities de danos às células, ao mesmo tempo que mantém alta precisão estrutural.
A maioria das bioimpressoras atuais depende da construção camada por camada, o que muitas vezes compromete a viabilidade celular devido a tempos de exposição prolongados e etapas complexas de pós-processamento. Uma vez impressas, as estruturas de tecido normalmente requerem um manuseio delicado para evitar danos, o que pode ser difícil ao transferir as construções para placas de laboratório para geração de imagens. O DIP, no entanto, aborda esses problemas usando ondas acústicas para posicionar células em um ritmo muito mais rápido, permitindo que estruturas se formem diretamente nas placas de laboratório sem manuseio adicional. Esta inovação protege as culturas celulares e permite uma maior personalização para vários tipos de tecidos, desde tecido cerebral até cartilagem.
David Collins, chefe do Collins BioMicrosystems Laboratory, explica: “As bioimpressoras 3D atuais dependem do alinhamento pure das células sem orientação, o que apresenta limitações significativas”. Usando o DIP, as células são guiadas por ondas sonoras que vibram bolhas microscópicas em direções específicas, permitindo o posicionamento preciso das células e eliminando muitos dos riscos associados à bioimpressão convencional.
Vantagens da Impressão de Interface Dinâmica: Versatilidade e Eficiência
O processo DIP distingue-se pela sua capacidade de lidar com materiais opacos e pela sua compatibilidade com uma gama de biomateriais sem a necessidade de sistemas ópticos complexos. Por exemplo, o DIP pode imprimir diretamente em placas de laboratório, evitando assim etapas que possam comprometer a viabilidade celular. Esse recurso não apenas melhora a integridade das estruturas impressas, mas também melhora a escalabilidade para pesquisas e aplicações médicas. Além disso, o aspecto de modulação acústica do DIP cria um ambiente onde as células sofrem estresse mecânico mínimo, preservando sua função e viabilidade – um fator essencial para a construção de modelos de tecidos eficazes.
Além de preservar a integridade celular, o processo permite capacidades únicas de biofabricação, incluindo a criação de complexas estruturas multimateriais e componentes funcionais. Ondas acústicas dentro da estrutura DIP podem criar campos hidrodinâmicos, permitindo padrões precisos de partículas 3D que se mostram benéficas na montagem de construções carregadas de células. Ao contornar as limitações da impressão volumétrica tradicional, a DIP atinge um grau de detalhe e funcionalidade que amplia suas aplicações na engenharia de tecidos.
Com o potencial de produzir rapidamente modelos de tecidos específicos do paciente, o DIP poderá em breve revolucionar a pesquisa e os cuidados de saúde personalizados. Pesquisadores do Laboratório Collins BioMicrosystems já estão investigando melhorias para a plataforma, como controle refinado sobre campos acústicos para arranjos celulares ainda mais precisos. No futuro, o DIP poderá permitir que as instalações médicas bioimprimam centenas de modelos de tecidos em miniatura a partir das células do próprio paciente, aumentando as possibilidades de diagnóstico, testes de medicamentos e medicina regenerativa.
Inovações em Bioimpressão
Desenvolvimentos recentes de bioimpressão visam melhorar a fabricação de tecidos, imitando mais de perto os ambientes celulares naturais. RonawkOs Bio-Blocks de, por exemplo, criam condições celulares que permitir que as células cresçam em formas tridimensionais. Ao replicar as condições dos tecidos, os Bio-Blocks melhoram a viabilidade e a função celular, permitindo insights sobre processos celulares como produção de proteínas e sinalização celular, que são cruciais para o desenvolvimento de novas terapias biológicas.
Adicionalmente, BIOINXcolaboração com Prontamente3D introduziu métodos de impressão 3D volumétrica focado em precisão e eficiência. Sua biotinta READYGEL INX usa impressão com baixa dose de luz para criar estruturas compatíveis com células rapidamente e com alta resolução, oferecendo uma solução otimizada para a fabricação de modelos biológicos complexos, ao mesmo tempo que minimiza o estresse celular. Esses avanços refletem uma mudança em direção a sistemas de biofabricação que suportam estruturas de tecidos viáveis e detalhadas para pesquisas e aplicações médicas.
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Vitrine de imagens em destaque Um shut do sistema DIP em ação e uma ilustração do processo de impressão de interface dinâmica (DIP). Foto by way of Universidade de Melbourne.