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Bioimpressão de Órgãos Humanos ("Bioprinting")

Publicado: Sexta, 11 de Julho de 2014, 16h09 | Acessos: 9119

A Bioimpressão, uma ramificação da biofabricação, consiste da aplicação da prototipagem rápida para a fabricação aditiva e automatizada de tecidos e órgãos humanos baseada na estruturação por blocos de construção conhecidos como esferóides teciduais. Esferóides contendo células vivas sofrerão um processo de fusão natural. O tecido/órgão recém-fabricado será levado a um biorreator que deverá prover as condições necessárias para a maturação do novo órgão antes de ser implantado no paciente.

A Bioimpressão é uma linha de pesquisa recente que vem apresentando importantes desenvolvimentos mundialmente. A expectativa, segundo a consultoria americana Gartner 2011, é que a Bioimpressào ainda leve, no mínimo, 10 anos para atingir seu maior grau de maturidade. Diversas universidades e centros de pesquisa, principalmente nos Estados Unidos e Europa, vêm perseguindo a fabricação de rins, fígados, bexigas e vasos sanguíneos.

Expectativa do prazo de maturidade das tecnologias da informação
(Fonte: Gartner, 2011 – http://www.gartner.com/it/page.jsp?id=1763814)

 

No âmbito da tecnologia da informação, a DT3D possui estrutura e conhecimentos técnicos capazes de colaborar no progresso da Bioimpressão de órgãos humanos. Para que um dia seja possível a fabricação de um órgão humano funcional e sua implantação, muitas etapas precisam ser ultrapassadas. Neste sentido, são necessários recursos e ferramentas de tecnologia da informação os quais denominamos tecnologias habilitadoras, que possam contribuir diretamente para a concretização destes objetivos.

Etapas da Bioimpressão
(Publicação: Rezende, R.A. ; Pereira, F. D. A. S. ; Kemmoku, D. T. ; Silva, J. V. L. ; Mironov, V. ; Kasyanov, V. ; Vilbrandt, T. Enabling Informational Technologies for 3D Bioprinting. In: Paulo Bártolo et al.. (Org.). Innovative Developments in Virtual and Physical Prototyping. london: CRC Press Taylor and Francis, 2011, v. , p. 121-129.)

 

Tecnologias Habilitadoras

Algumas das tecnologias habilitadoras que vêm sendo desenvolvidas no CTI são apresentadas a seguir.

 

Processamento de imagem anatômica/BIOCAD --> Blueprint

A bioimpressão de um órgão humano começa pelo projeto (blueprint) do órgão que se pretende fabricar. O blueprint é originado da associação de software de projetos (design) com aqueles de tratamento de imagens, como o InVesalius, desenvolvido no CTI.

 

Exemplos de designs 3D de estruturas de vascularização e imagem do InVesalius

 

Padronização dos esferóides teciduais

A prototipagem rápida pode contribuir na produção de moldes para a padronização dos esferóides teciduais a partir da aglomeração de células mais uniformizada. Nesse campo, o CTI investiga geometrias otimizadas e fabricação direta por tecnologias de manufatura aditiva.

Moldes projetados e fabricados por prototipagem rápida para a padronização de esferóides teciduais

 

Bioimpressora

A impressora 3D Fab@CTI é capaz de estruturar pequenas esferas tridimensionalmente. O CTI enfoca o desenvolvimento de hardware e software específicos e de uso livre. Uma próxima etapa será estruturar esferóides teciduais contendo células vivas com a colaboração de nossas parcerias.

Impressora 3D Fab@CTI e o trabalho de deposição e estruturação tridimensional de silicone em forma de esferas

 

Biorreator para maturação

Imediatamente após a bioimpressão do órgão, se faz necessário um biorreator para a maturação do órgão, de maneira a torná-lo apto para o seu implante. Análises computacionais têm sido realizadas com o objetivo de se dimensionar e otimizar o biorreator adequado.

Imagens de design de agulha (com e sem microcanais) e simulação de agulhas de um biorreator de perfusão

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