Cientistas de Harvard fazem um 3D

Harvard

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A tecnologia de impressão 3D já está mudando a forma como produzimos as coisas. Abrindo um mundo de possibilidades ilimitadas, temos agora o maior edifício impresso em 3D da Flórida e até uma réplica impressa em 3D do Lamborghini Aventador SV.

Na área médica, nos últimos anos, os cientistas criaram partes impressas em 3D de estruturas cardíacas e até modelos de coração humano bioimpressos em 3D em tamanho real, o que representa um grande impulso no esforço para encontrar novos tratamentos para doenças cardíacas, um dos principais causa da morte nos EUA

E agora, de acordo com um novo artigo publicado, pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson desenvolveram uma nova tinta de hidrogel contendo fibras de gelatina e a usaram para imprimir em 3D uma câmara cardíaca funcional que imita como um coração humano bate.

A tinta gel com infusão de fibra (FIG) permite que as células do músculo cardíaco impressas em 3D se alinhem e batam em coordenação como uma câmara cardíaca humana. O objetivo imediato dos pesquisadores é descobrir novas terapêuticas para doenças cardíacas, enquanto o plano de longo prazo é fabricar tecidos implantáveis.

Explicando como a tecnologia de impressão 3D ainda não foi capaz de alcançar o alinhamento das células dos cardiomiócitos responsáveis ​​pela contração do coração, o primeiro autor do artigo, Suji Choi, disse: “As pessoas têm tentado replicar estruturas de órgãos e funciona para testar a segurança e eficácia dos medicamentos como forma de prever o que pode acontecer no ambiente clínico.”

“A tinta FIG é capaz de fluir pelo bocal de impressão, mas, uma vez impressa a estrutura, mantém seu formato 3D. Por causa dessas propriedades, descobri que é possível imprimir uma estrutura semelhante a um ventrículo e outras formas 3D complexas sem usar materiais de suporte ou estruturas extras”, acrescentou Choi.

Choi explica que a parte mais desafiadora do processo foi manter a proporção desejada entre fibras e hidrogel na tinta. Feito isso, ela aplicou estimulação elétrica em estruturas impressas em 3D feitas com tinta FIG, o que desencadeou uma onda coordenada de contrações.

“Foi muito emocionante ver a câmara realmente bombeando de maneira semelhante ao bombeamento dos ventrículos cardíacos reais”, disse Choi.

A equipe espera que a tinta FIG seja usada para construir válvulas cardíacas em miniatura de câmara dupla.

O estudo foi publicado na Nature Materials.

Resumo do estudo:

Os hidrogéis são materiais atraentes para a engenharia de tecidos, mas os esforços até o momento mostraram capacidade limitada para produzir as características microestruturais necessárias para promover a auto-organização celular em modelos hierárquicos de órgãos tridimensionais (3D). Aqui desenvolvemos uma tinta de hidrogel contendo fibras de gelatina pré-fabricadas para imprimir estruturas 3D em nível de órgão que recapitulam a organização intra e intercelular do coração. A adição de fibras de gelatina pré-fabricadas aos hidrogéis permite a adaptação da reologia da tinta, permitindo uma transição sol-gel controlada para obter uma impressão precisa de estruturas 3D independentes, sem materiais de suporte adicionais. O alinhamento de fibras induzido por cisalhamento durante a extrusão de tinta fornece pistas geométricas em microescala que promovem a auto-organização de cardiomiócitos humanos cultivados em tecidos musculares anisotrópicos in vitro. O modelo in vitro do ventrículo impresso em 3D resultante exibiu propriedades eletrofisiológicas e contráteis anisotrópicas biomiméticas.