Bioimpressão 3D híbrida para regeneração de cartilagem

Atualizado: 27 de Ago de 2019


3D bioprinting of hydrogel constructs with cell and material gradients for the regeneration of full-thickness chondral defect using a microfluidic printing head

O tecido osteocondral é um material bifásico constituído por cartilagem articular integrada no osso subcondral. A lesão desse tecido é altamente problemática, devido à sua incapacidade intrínseca de regenerar o tecido funcional em resposta a trauma ou doença. Além disso, a função do tecido é largamente conferida pela sua microestrutura e composição zonal compartimentada. Os tratamentos clínicos atuais não regeneram o novo tecido que recapitula essa estrutura zonal.

Consequentemente, o tecido regenerado muitas vezes carece de estabilidade a longo prazo. Para abordar esse problema crescente, um grupo de pesquisadores da Polônia, Itália e Noruega, estuda o desenvolvimento de biomateriais de engenharia de tecidos que imitam a organização da cartilagem zonal e a composição da matriz extracelular por meio do uso de um cabeçote de impressão microfluídica integrada com uma unidade de mistura, e incorporada em uma bioimpressora baseada em extrusão.


O sistema é concebido de modo que várias soluções possam ser entregues individualmente ou ao mesmo tempo, e rapidamente misturadas na cabeça de extrusão sendo depositadas através de um bocal coaxial. Isso permite a deposição de camadas ou gradientes contínuos de estímulos químicos, mecânicos e biológicos, e fabricação de scaffolds com fidelidade de forma muito alta e viabilidade celular apropriada.



Usando esse sistema híbrido de bioimpressão, o grupo desenvolveu construto (tecido engenheirado) de hidrogel com células, recapitulando a estrutura em camadas da cartilagem, nomeadamente, cartilagem hialina e calcificada.




O construto (tecido engenheirado) foi montado a partir de duas biotintas especificamente formuladas para imitar as matrizes extracelulares presentes nos tecidos alvo e para assegurar a resposta biológica desejada das células mesenquimais derivadas da medula óssea humana (hBM-MSCs) e condrócitos articulares humanos (hACs).



Delineamento experimental realizado no trabalho. Esquematizado por Janaina Dernowsek.

Construções homogêneas e gradientes foram completamente caracterizadas in vitro quanto à viabilidade celular a longo prazo e expressão de marcadores hialinos e hipertróficos por meio de PCR quantitativo em tempo real e coloração imunocitoquímica. Após 21 dias de cultura in vitro, o grupo observou a produção de matriz específica de cartilagem. A análise por PCR demonstrou a expressão regulada positivamente de marcadores hipertrófico na região equivalente à zona da cartilagem calcificada, mas não no construto heterogêneo de gradiente. O potencial regenerativo foi avaliado in vivo em modelo de rato Wistar. A análise histológica da tróclea de rato lesada cirurgicamente, revelou efeito benéfico dos scaffolds bioimpressos na regeneração do defeito osteocondral quando comparado ao controle não tratado.


A plataforma apresentada será altamente adequada para projetar modelos avançados de tecidos / órgãos caracterizados por propriedades transitórias - em termos, por exemplo, da composição de células e materiais. Sistemas híbridos como esse estão sendo desenvolvidos no Brasil também, e em breve teremos ferramentas de bioimpressão ainda mais otimizadas e adequadas para a construção de tecidos e órgãos complexos.


Principal referência utilizada na matéria:

3D bioprinting of hydrogel constructs with cell and material gradients for the regeneration of full-thickness chondral defect using a microfluidic printing head. clique aqui!


Como citar essa matéria:

DERNOWSEK, JA. Plataforma de bioimpressão de baixo custo para análise de tumores e organoides. Blog BioEdTech. São Paulo, 02 maio 2019. Disponível em: <https://www.bioedtech.online/blog/bioimpressão-cartilagem> Acesso em: 16 jun. 2019.




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