Frankenstein digital: 5 partes do corpo que podem ser feitas com impressora 3D

Por: Equipe Oásis

Desenha, imprime, implanta. Todos se lembram quando, há alguns anos, uma equipe de pesquisadores da Cornell University, EUA, realizou o primeiro pavilhão auricular artificial imprimindo-o em três dimensões num material biossintético, com o uso de uma impressora 3D comum. Lawrence Bonassar e Jason Spector, membros da equipe, realizaram a façanha a partir de colágenos de rato e cartilagem de vaca. O colágeno serviu de estrutura armada, uma espécie de forma, para que as células cartilaginosas pudessem se implantar e se desenvolver de modo correto. Deixaram que o conjunto crescesse durante alguns dias num caldo de cultura propício, e a seguir implantaram o conjunto nas costas de um rato de laboratório. Três meses depois do implante, a nova cartilagem tinha colonizado quase completamente a estrutura de colágeno.

Orelhas à la carte

A ideia dos pesquisadores era a de utilizar essa tecnologia para reconstituir um pavilhão auricular natural para todas as crianças que nascem com má formação congênita do ouvido externo e também as vítimas de acidentes e doenças. O próximo passo será criar um processo para a extração e a utilização de células cartilaginosas humanas. O ideal seria poder utilizar células extraídas do próprio paciente, de modo a minimizar o risco de rejeição.

Orelhas são apenas o começo. Dentro de poucas décadas as longas filas de espera para transplantes de órgãos serão apenas recordações. Já começam a surgir os órgãos "novos" para substituir partes do corpo danificadas por doenças e acidentes. Eles serão produzidos com impressoras 3D especiais diretamente nos laboratórios dos hospitais, sob medida para cada paciente e sem problema de compatibilidade e rejeição.

Ficção científica? Provavelmente não. Já hoje a tecnologia permite aos cientistas imprimir, ainda em caráter experimental, diversos órgãos humanos ou partes deles. A custo relativamente baixo e com maquinários que, em alguns casos, podem ser construídos em casa por algum amador dotado de conhecimentos medianos.

1 Orelha
Exemplo: uma criança de cada 12.500 nasce sofrendo de microtia, uma grave má formação da orelha externa. Hoje, tenta-se corrigir o problema com uma cirurgia tradicional que procura reconstruir a funcionalidade e a estética do órgão. Pesquisadores da Cornell University, no entanto, já desenvolveram uma metodologia que em poucas semanas permite a produção de uma orelha inteiramente nova pronta para ser implantada nos pequenos pacientes. O órgão foi desenhado no computador com um sistema CAD – o mesmo comumente usado para a criação de projetos industriais e arquitetônicos. O modelo assim produzido, e dividido em sete partes, é impresso com uma impressora 3D. A forma é em seguida enchida com um gel à base de cartilagens originárias de bois e de ratos. No espaço de três meses o tecido terá colonizado inteiramente a forma e a nova orelha estará pronta para o transplante.

2 Ossos
Levada a cabo por uma equipe de pesquisadores da Washington State University, a impressão 3D de ossos permite que a cada ano milhões de vítimas de acidentes rodoviários voltem a ter uma vida normal.

Os médicos imprimem o "andaime" para o osso artificial utilizando pó de cerâmica e o mesmo maquinário utilizado na indústria mecânica para produzir as partes metálicas dos motores elétricos. Essa estrutura sintética é a seguir recoberta com material plástico e cozida em um alto-forno durante cerca de duas horas. Quando estiver fria, a estrutura é colocada em cultura com células ósseas humanas que a colonizam em cerca de 24 horas.

Esse procedimento possibilita substituir ossos inteiros excessivamente arruinados para que possam ser curados com os métodos tradicionais, e também partes mais ou menos grandes de um único osso. Neste caso uma ressonância magnética permite aos médicos ter a exata marca da parte que deverá ser reconstruída de modo que ocorra uma união absolutamente perfeita entre o osso do paciente e o enxerto artificial.

3 Pele para transplantes
Uma equipe de cientistas do Wake Forest Institute for Regenerative Medicine desenvolveu uma técnica inovadora para produzir pedaços de pele que serão utilizados em transplantes. Primeiro, a ferida do paciente, a área que será recoberta com tecido artificial, é digitalizada e mapeada para se identificar com precisão formas e espessuras. A seguir, a pele sintética é produzida utilizando-se uma impressora especial similar a uma jato-de-tinta comum, porém dotada de diversos bocais. Um deles segrega a enzima trombina, indispensável para a coagulação do sangue; um outro segrega um mix de colágeno e fibrinogênio, uma proteína sintetizada a partir do fígado. Sobre esses elementos a impressora deposita a seguir uma camada de tecido conjuntivo humano e, por fim, uma outra camada de queratinócitos, o tipo celular mais abundante na pele do ser humano.

4 Vasos sanguíneos
Há algum tempo vêm sendo criados, em laboratórios, tecidos e órgãos, mas um dos grandes desafios para os cientistas era descobrir como poder nutrir esses tecidos. Como sabemos, um órgão normal está irrigado por artérias e muitos vasos sanguíneos. Os tecidos produzidos pelos cientistas careciam desses vasos.

Uma equipe alemã, coordenada pelo médico Gunter Tovar, do Instituto Fraunhofer de engenharia interfacial e biotecnologia, em Stuttgart, conseguiu, a partir do uso de uma impressora 3D, fazer pequenos tubos que simulam vasos sanguíneos. A técnica chamada é chamada de "polimerização multifotônica". Ela permitiria que vasos sanguíneos artificiais pudessem ser utilizados em transplantes de órgãos criados em laboratórios. Tovar assegura que essa técnica já está funcionando em fase de prova, de maneira individual. Os resultados da recente investigação serão apresentados durante a Feira Biotécnica da Alemanha, no próximo mês.

Esse avanço anunciado pela equipe alemã é uma esperança para muitas pessoas que aguardam transplantes de órgãos. No mundo são milhares de pacientes que aguardam uma cirurgia de transplante. Muitos deles não conseguem sobreviver a tempo de realizá-la. Cientistas de todo mundo têm trabalhado na criação de tecidos artificiais e inclusive de órgãos completos. No entanto, a chave para que esses órgãos funcionem corretamente está no desenvolvimento desses vasos sanguíneos artificiais, que possibilitem o transporte de nutrientes.

Video: Vasos sanguíneos artificiais feitos por impressora 3D

5 Rins

Vasos sanguíneos e capilares podem ser produzidos artificialmente com o uso de uma impressora de baixo custo, açúcar e polímeros vegetais. O procedimento foi desenvolvido por uma equipe de cientistas do MIT – Massachussetts Institute of Technology - e da Pennsylvania University.

Os pesquisadores criaram um programa especial para o controle das impressoras RepRap, máquinas open source (você mesmo pode construir uma) e de baixo custo para a modelagem 3D. Graças a esse programa, foi impressa uma rede de filamentos de açúcar que, a seguir, foram recobertos com um polímero sintético obtido do milho. O conjunto foi depois revestido com células de tecido humano. Por fim, os minúsculos tubinhos assim obtidos foram lavados com água para eliminar qualquer vestígio de açúcar.

O próximo passo dos cientistas será levar a cabo uma tecnologia para a produção de vasos maiores e mais robustos, como veias e artérias para chegar-se, no futuro, à impressão 3D de órgãos inteiros.