Como a bioimpressão 3D pode beneficiar as indústrias?

A bioimpressão 3D avançou significativamente na última década. O setor tornou-se rapidamente um dos segmentos líderes na indústria de impressão 3D quando se trata de inovação. Além disso, espera-se que o mercado global de bioimpressão alcance mais de US $ 4 bilhões em 2027 .

A bioimpressão 3D é um método de biofabricação que permite a deposição precisa de células / biomateriais em locais predefinidos e oferece diversas vantagens quando comparado aos métodos convencionais. Por exemplo, esta técnica automatizada facilita a produção em massa e a produção com alta resolução.

Fonte da imagem: https://www.mdpi.com/2073-4360/12/12/2958

A era da medicina personalizada se intensifica com essa tecnologia 3D. Estruturas personalizadas para pacientes podem ser impressas por meio de modelagem 3D auxiliada por computador. Além disso, estruturas regulares e porosas com impressão biométrica 3D podem fornecer interconectividade superior para crescimento / função celular. Essas vantagens podem levar a uma melhor regeneração de tecidos e órgãos de forma intra e extracorporal.

No gráfico ao lado, é nítido o avanço dos trabalhos relacionados com bioimpressão e muitos resultados estão sendo publicados anualmente de forma acelerada. Fonte:

Outrora, a maioria das aplicações de bioimpressão eram usadas ​​apenas na indústria médica. No entanto, mais e mais indústrias estão procurando por soluções inovadoras em bioimpressão.

A razão para isso é que as bioimpressoras 3D estão muito mais sofisticadas e "funcionalizadas", ou seja, possuem várias funções integradas aumentando sua versatilidade e precisão multiescalar.

É por isso que muitas empresas , laboratórios, hospitais e universidades de biotecnologia em todo o mundo estão explorando esse campo.

Como as indústrias podem se beneficiar com essa tecnologia:

Setor médico:

A bioimpressão 3D permite imprimir peças biomédicas que possuem as mesmas propriedades dos tecidos naturais. Esta é uma das razões pelas quais a bioimpressão 3D é considerada uma tecnologia crucial para o futuro da medicina. O objetivo final é imprimir um órgão humano totalmente funcional no futuro. Como a demanda por transplantes de órgãos continua a crescer a cada ano, a solução que a bioimpressão 3D pode trazer torna-se crucial para a medicina. Muitos pesquisadores da indústria de bioimpressão 3D acreditam que, em 20 anos ou um pouco mais, as listas de espera para transplantes não existirão mais. Os pacientes terão acesso a um órgão que seria criado a partir das próprias células de seu corpo. Portanto, não haverá risco de o órgão ser rejeitado pelo organismo.

Setor de alimentos:

Uma das indústrias de crescimento mais quente para bioimpressão 3D é a indústria de carne alternativa. Há uma corrida para criar produtos de carne que sejam não apenas mais sustentáveis ​​do que carnes animais, mas também apresentem sabor e textura.

A gigante americana da carne, Tyson Foods, investiu na firma de carnes de base celular Memphis Meats e no laboratório de Israel Future Meat Technologies .

A KFC está fazendo parceria com uma empresa de bioimpressão (3DBio) para criar nuggets de frango com o sabor e a textura da assinatura KFC.

Em comparação com os métodos agrícolas tradicionais, os nuggets bioimpressos seriam mais amigáveis ​​aos animais, já que a comida não consiste em nenhuma carne real. Além disso, o processo também beneficiaria a redução de gases de efeito estufa. Atualmente, a KFC já está criando nuggets de frango vegetarianos usando produtos de frango à base de plantas da Beyond Meat.

A Meatech, startup israelense de carne cultivada em escala industrial com base em bioimpressão 3D, anunciou em outubro de 2020 que fez um investimento inicial de € 1 milhão na Peace of Meat (POM), uma desenvolvedora líder de produtos de gordura cultivada. Com este investimento, a MeaTech está expandindo sua estratégia de desenvolvimento de tecnologias agrícolas escalonáveis ​​baseadas em células.

A Peace of Meat (POM) é uma empresa sediada na Bélgica, que desenvolve tecnologias de gordura cultivada. Ela desenvolveu uma tecnologia exclusiva e proprietária baseada em células-tronco para produzir gorduras de animais, como as de gado, frango ou gansos, sem sacrificar animais.

Setor de beleza:

A pesquisa em bioimpressão 3D para o tecido da pele promete soluções inovadoras na indústria da beleza. Isso inclui a criação de amostras de pele de forma mais rápida, econômica e ética para testes de maquiagem e produtos. Além disso, a aplicação da bioimpressão no desenvolvimento de novos bioprocessos e subprodutos para o setor torna-se viável e pertinente, assim como a startup brasileira Bioinn, a qual produz colágeno, elastina e ácido hialurônico a partir de tecidos humanos bioimpressos.

A empresa de bioimpressão 3D Organovo fez parceria com a L'Oreal para produzir mais de 100.000 amostras de pele por ano. A vantagem da indústria da beleza é a capacidade de criar produtos de teste ético em uma variedade de tipos de pele para resultados precisos.

Além disso, a ROKIT Healthcare acredita que as melhores soluções para combater o antienvelhecimento encontram-se no próprio corpo humano. A startup tem pesquisado intensamente soluções antienvelhecimento em regeneração capilar, gerenciamento de dieta e cuidados com a beleza.

Setor Espacial:

Elon Musk revitalizou a indústria espacial com sua empresa Space X. Agora, as missões exploratórias humanas a Marte são amplamente vistas como o próximo grande passo na exploração espacial humana. No entanto, existem muitos desafios a serem superados.

A Agência Espacial Europeia (ESA) tem estudado a bioimpressão 3D para apoiar o tratamento médico de expedições espaciais de longa duração, bem como de assentamentos planetários.

A tecnologia de bioimpressão 3D pode oferecer opções de tratamento para lesões acidentais que podem ocorrer no espaço. Ser capaz de regenerar tecido corporal, pele, osso e cartilagem rapidamente em um espaço confinado será crucial neste processo de tratamento. Além disso, as amostras de tecido com base em células podem ser usadas para estudar o impacto da radiação espacial.

Embora a tecnologia e os processos de impressão sejam essenciais no desenvolvimento da bioimpressão para viagens espaciais, um gargalo ainda serão os biomateriais. No futuro, se uma emergência médica surgir em uma missão espacial a bioimpressão pode fornecer uma solução crucial, e o acesso a biotintas inteligentes, com alta biocompatibilidade e capacidade de impressão pode ser vital.

Fonte da imagem: https://www.biogelx.com/applying-bioprinting-and-regenerative-medicine-in-space/

Setor da Moda:

O couro é um item básico na indústria da moda há décadas. Imagine poder imprimir couro sem ter que matar uma vaca? Este tipo de biofabricação requer menos água, energia e terra para produzir a mesma quantidade de couro que os métodos de produção atuais. Além disso, há a vantagem de eliminar a crueldade contra os animais.

Uma startup americana chamada Modern Meadow criou um material feito de colágeno, o principal ingrediente estrutural na pele natural de um animal. O objetivo é tornar seu material superior ao couro real, tornando-o mais resistente e elástico. Isso permitirá que o material seja feito em qualquer formato desejado.

Setor educacional e técnico:

A impressão 3D de grandes séries leva tempo e ainda não aparece como o método preferido para muitos setores. No entanto, a área médica está se tornando cada vez mais interessada nesta tecnologia com a capacidade de criar soluções sob medida para cada paciente. Existem quase 7,5 bilhões de morfologias diferentes às quais os médicos agora devem se adaptar.

Os erros médicos são a terceira causa de morte nos Estados Unidos, um número alarmante que pode ser revisto para baixo graças às tecnologias 3D.

O objetivo seria reduzir o número de erros médicos, melhorando a formação dos cirurgiões. Não seria mais em animais ou cadáveres, que atualmente apresentam problemas logísticos, para não falar de questões éticas. O Dr. Ahmed Ghazi, professor assistente do Departamento de Urologia da Universidade de Rochester, comenta: “Os cirurgiões são como pilotos . Para todos, devemos passar pela etapa de decolar um 747, sozinho, pela primeira vez. Para o cirurgião, realizar uma operação de A a Z em perfeita autonomia também é uma obrigação. Os pilotos se preparam usando simuladores de vôo, mas os cirurgiões não tinham um sistema de simulação válido até o momento. “

Bioimpressão para criar tecidos e órgãos para treinamentos cirúrgicos.

Ainda restrita a aplicações de pesquisa, a bioimpressão é uma tecnologia em rápido desenvolvimento que vem crescendo significativamente nos últimos anos. Embora os biomodelos bioimpressos não sejam funcionais a longo prazo, devemos destacar todos os avanços alcançados pertinentes e válidos para a educação e treinamentos técnicos específicos.

A Bioedtech, startup brasileira, desde 2018 possui o propósito de capacitar e inovar junto ao setor educacional com Kits de bioimpressão - compostos por hidrogéis, bioimpressora e alguns tecidos bioimpressos para treinamentos.

E você, já tinha visto tantas aplicações e benefícios da Bioimpressão 3D?

A otimização do caminho translacional exige esforços combinados de cientistas, engenheiros e médicos, contextualizados dentro de uma infraestrutura na qual existe uma cadeia de suprimentos eficaz. Não é mais suficiente que cientistas, médicos e órgãos reguladores existam em silos operacionais: é necessário um esforço colaborativo para traduzir essa tecnologia impactante em ambientes favoráveis para as diversas atividades em potencial. Os próximos anos serão de grandes avanços tecnológicos e mercadológicos otimizando processos convencionais com a tecnologia de bioimpressão.

Referências:

• Blog e site Bioedtech

• Current Advances in 3D Bioprinting Technology and Its Applications for Tissue Engineering

• https://seoulz.com/how-3d-bioprinting-can-benefit-industries-in-the-future/