Bioimpressão de substitutos 3D para cartilagem de menisco com composição híbrida

Cientistas do Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM), na Carolina do Norte, anunciaram no último dia 4 de novembro o desenvolvimento de um novo método para bioimprimir substitutos 3D de cartilagem que podem vir a restaurar a função do joelho em pacientes com artrite ou outras lesões.

O tipo de cartilagem que esses cientistas buscaram mimetizar é a fibrocartilagem, encontrada principalmente no menisco, que funciona como um amortecedor na articulação do joelho. A degeneração do menisco afeta milhões de pacientes e faltam opções de tratamento definitivas e livres de sequelas.

No método de bioimpressão proposto, um construto de tecido híbrido foi obtido a partir de uma biotinta (biomaterial contendo células que alimenta a bioimpressora) à base de goma gelana e fibrinogênio (GG/FB) utilizada em conjunto com uma tinta de biomaterial (biomaterial sem células também utilizado na bioimpressora) à base de metacrilato de fibroína de seda (Sil-MA), esta última responsável pela integridade estrutural do construto.

Quer saber mais sobre o que é biotinta e tinta de biomaterial?

Acesse a matéria "O que são Bioinks (biotintas)?"

A biotinta e a tinta de biomaterial foram impressas formando um padrão semelhante a uma sequência de malhas empilhadas umas sobre as outras, e deram origem a um construto altamente elástico, com excelente comportamento biomecânico.

Fonte: Chem. Mater. 2020, 32, 19, 8733–8746.

Disponível em: https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.0c03556

Para o estudo, foram testadas formulações diversas e foram medidas as respostas obtidas às forças ou tensões aplicadas, a taxa de dilatação, a resistência e flexibilidade do material bioimpresso.

Os construtos foram implantados em camundongos para observação por 10 semanas e avaliados em períodos de tempo intermitentes, apresentando função adequada. Um estudo pré-clínico será ainda necessário para se avaliar a resposta do corpo humano e a recuperação funcional da articulação com o uso deste tratamento.

Para as futuras aplicações clínicas, o tecido bioengenharia os construtos devem ter propriedades biológicas adequadas para garantir a integração do implante com o tecido adjacente. Além disso, o comportamento mecânico do tecido implantado as construções devem ser adaptadas para combinar com o tecido adjacente, fornecendo uma função mecânica imediata.69 Trabalhos anteriores demonstrou a combinação de um material derivado naturalmente com um polímero sintético como um sistema de biomaterial híbrido para várias aplicações de engenharia de tecidos; no entanto, alguns destes abordagens revelaram a incompatibilidade mecânica com o nativo tecido por uma rigidez inadequada e falta de sintonia.

Os biomateriais derivados naturalmente poderiam imitar melhor o microambiente nativo para melhorar a integração com o tecido circundante

As novas formulações de biotinta fornecem uma solução amigável para células

microambiente biológico junto com integridade estrutural. Estudos in vivo demonstram que o tecido híbrido bioimpresso são capazes de manter sua estrutura com propriedades biomecânicas adequadas para 10 semanas após a implantação e, mais importante, de permitir maturação do tecido com deposição de matriz extracelular que se assemelha ao tecido de menisco nativo.

A versatilidade e características das novas biotintas sugerem o possível uso deste sistema em diferentes aplicações de engenharia de tecidos que requerem construções de tecido reforçadas mecanicamente.

Principais referências utilizadas na matéria:

WFIRM Scientists Create Hybrid Tissue Construct for Cartilage Regeneration. Disponível em: https://newsroom.wakehealth.edu/News-Releases

João B. Costa, Jihoon Park, Adam M. Jorgensen, Joana Silva-Correia, Rui L. Reis, Joaquim M. Oliveira, Anthony Atala, James J. Yoo, Sang Jin Lee. 3D Bioprinted Highly Elastic Hybrid Constructs for Advanced Fibrocartilaginous Tissue Regeneration. Chemistry of Materials 2020 32 (19), 8733-8746. DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c03556

Como citar essa matéria:

POLEY, I. M. Bioimpressão de substitutos 3D para cartilagem de menisco com composição híbrida. Blog BioEdTech. Belo Horizonte, 11 janeiro 2021.

Isabela Poley é Engenheira Química, Mestre em Energia e Sustentabilidade e Doutora em Bioengenharia pela UFMG. Possui experiência em desenvolvimento de hidrogéis para a bioimpressão, é Analista de engenharia e Cientista de dados.

Isabela é COO da startup Bioedtech cuja principal atividade é a coordenação das atividades educacionais e de inovação em biofabricação 3D.

Contato: isabela.poley@bioedtech.com.br