Métodos de esterilização de biomateriais para o uso em biotintas

Atualizado: Set 2


A bioimpressão emergiu como um campo novo e em rápido crescimento, com aplicações em engenharia de tecidos, medicina regenerativa, teste de cosméticos, alimentos, testes de fármacos, estudo de doenças, treinamento cirúrgico, produção de insumos, entre outras.


A combinação sistemática de polímeros (de origem sintética ou natural) - células e fatores de crescimento leva às chamadas bio-ligações que devem atender a certas características que devem ser levadas em consideração para aplicação.

Para preencher com sucesso a lacuna da pesquisa à prática clínica aplicada, a esterilização confiável e eficaz dos polímeros aplicados é crítica durante o desenvolvimento inicial da biotinta.

A esterilidade de biomateriais e implantes é obrigatória. Os métodos de esterilização incluem normas ISO (ISO 11737: esterilização de dispositivos médicos) ou descritas em diferentes farmacopeias (USP, EP, BP, JP).


No entanto, devido aos requisitos de biotintas, processos de esterilização para dispositivos médicos (norma ISO) ou pequenas moléculas e polímeros relevantes em solução (métodos farmacopeicos) não podem ser transferidos diretamente. Um dos motivos é a estabilidade da temperatura, que geralmente é mais alta para metais usados ​​em implantes de suporte de carga do que para polímeros usados ​​em bio-ligações, causando degradação ou alterações químicas.

É importante avaliar a adequação do método de esterilização de acordo com as propriedades físico-químicas e mecânicas do material esterilizado.

Apesar de número de publicações que lidam com biofabricação vem aumentando significativamente nos últimos anos, até onde sabemos, poucos estudos investigaram a esterilidade e sua influência nas propriedades do material.


Em um estudo, os autores avaliaram três métodos de esterilização e identificaram o tratamento com óxido de etileno (OE) como o mais promissor. No entanto, esse método não é praticável em todos os laboratórios devido aos seus altos requisitos de segurança e alto custo.


Nessa matéria, mostraremos os métodos de esterilização, potencialmente de alta produtividade e custo-benefício da farmacopeia, aplicáveis ​​no trabalho laboratorial de rotina. O alginato de sódio foi selecionado como o componente de biotinta - mais utilizado na área de bioimpressão-, e comparamos os efeitos do tratamento de esterilização nas propriedades físico-químicas e reológicas, na "bioprintabilidade" (propriedade de extrusão por seringa) e esterilização.



Métodos de esterilização mais utilizados na bioimpressão. Fonte: ACS Omega 2020, 5, 12, 6481-6486, clique aqui!



Visão geral dos métodos de esterilização e suas especificações

Fonte: ACS Omega 2020, 5, 12, 6481-6486, clique aqui!




Com relação ao alginato, somente a filtragem estéril seguida de liofilização como método de esterilização reteve as propriedades físico-químicas e o comportamento de bioimpressão do alginato, resultando em um resultado estéril.

Resultado da "bioprintabilidade" do alginato frente aos diferentes métodos de esterilização. Fonte: ACS Omega 2020, 5, 12, 6481-6486, clique aqui!


A impressão foi realizada em uma impressora BioX (CELLINK, Gotemburgo, Suécia) a 25 ° C e pressão de ar de 120 kPa. As soluções foram coradas com Sicopharm Cochineal Red (BASF, Ludwigshafen, Alemanha) para melhor contraste.



Processo de bioprinting 3D da solução de alginato autoclavada como pó: as propriedades físico-químicas e a reologia foram totalmente comprometidas.





O alginato de sódio, aprovado pelo FDA como aditivo alimentar, é considerado não citotóxico. Para investigar se os produtos de degradação formados durante o processo de esterilização do alginato influenciam a viabilidade celular, foi monitorada a atividade metabólica das células NIH 3T3. Foram usados os fibroblastos NIH 3T3 semeados em uma microplaca a uma concentração de 2000 células por poço em DMEM sem cálcio e incubados durante a noite a 37°C e CO2 a 5%. Após 24 horas, soluções estoque de alginato de 80 mg/mL em água MilliQ, tratadas com diferentes técnicas de esterilização.

Ensaio de proliferação WST-1 com concentrações crescentes de alginato. É importante observar que não ocorreu formação de gel devido ao uso do meio Eagle modificado por Dulbecco, livre de cálcio (DMEM). Não foram observadas diferenças significativas entre os alginatos esterilizados, indicando boa compatibilidade celular de todos os alginatos após o processo de esterilização.

A viabilidade celular foi examinada por meio do ensaio de proliferação celular WST-1 a 450 e 630 nm com concentrações crescentes de alginato (média ± desvio padrão, n = 3). As medições foram realizadas após 24 horas de incubação a 37 ° C e 5% de CO2.

A ANOVA não foi significativa entre as concentrações testadas de alginatos (valor de p <0,05).


Analisando métodos para esterilização do alginato, há estratégias de esterilização adequadas para polímeros aplicados em biofabricação.

Primeiro, a esterilização de uma biotinta em potencial deve ser investigada na fase inicial do desenvolvimento da biotinta.
Segundo, o tratamento com luz UV como método não foi eficaz em termos de resultados de esterilização e deve ser evitado.
Com base nos métodos examinados, recomendamos filtração estéril em baixas concentrações de polímeros, seguida de liofilização para obter bio-ligações estéreis e imprimíveis.

Referências principais da matéria:

ACS Omega 2020, 5, 12, 6481-6486, clique aqui!

J. Acad. Clin. Microbiol. 2018, 20, 108, clique aqui!


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