Tecido cardíaco com impressão 3D criado através do retroajuste de um braço robótico que bate durante seis meses

Pesquisadores da Academia Chinesa de Ciências conseguiram superar os obstáculos que os métodos tradicionais de impressão em 3D apresentam antes de criar tecido cardíaco falso, adaptando um braço robótico para fazer a bioimpressão. Não apenas o novo método de impressão 3D foi bem sucedido na fabricação de um organóide vascular viável, mas o tecido do coração falso continuou batendo por seis meses após ser impresso. Chamado de "Um sistema de bioimpressão baseado em robô multi-eixo que suporta a preservação da função celular natural e a fabricação de tecido cardíaco", o papel lista várias vantagens deste método em abstrato

Apesar dos recentes avanços na engenharia de tecidos e órgãos artificiais, como gerar órgãos complexos viáveis e funcionais de grande tamanho ainda permanece como um grande desafio para a medicina regenerativa. A bioimpressão tridimensional tem demonstrado suas vantagens como um dos principais métodos na fabricação de tecidos simples, mas ainda enfrenta dificuldades para gerar vasculaturas e preservar as funções celulares na produção de órgãos complexos. Aqui, superamos as limitações dos sistemas convencionais de bioimpressão convertendo um braço robótico de seis graus de liberdade em uma bioimpressora, permitindo assim a impressão celular em andaimes vasculares em 3D de todas as direções em forma complexa. Também desenvolvemos um método de impressão celular baseado em banho de óleo para melhor preservar as funções naturais das células após a impressão. Juntamente com um biorreator auto-projetado e uma estratégia de impressão e cultura repetida, nosso sistema de bioimpressão é capaz de gerar tecidos cardíacos vascularizados, contráteis e sobreviventes a longo prazo. Tal estratégia de bioimpressão imita o processo de desenvolvimento de órgãos in vivo e apresenta uma solução promissora para a fabricação in vitro de órgãos complexos

Os métodos típicos de impressão em camadas tridimensionais não são adequados para criar redes vasculares complexas, pois o empilhamento muitas vezes danifica as células enquanto os biomateriais que as colam impedem o funcionamento como tecido de órgão. É por isso que os pesquisadores programaram um braço robótico com seis articulações rotativas para injetar células com poucos danos em um andaime de todos os lados, criando vasos sanguíneos falsos até capilares recém-formados. Não apenas isso, mas usando dois braços robóticos desse tipo para depositar diferentes tipos de células, como cardiomiócitos no andaime simultaneamente, eles conseguiram bioimprimir "tecidos cardíacos vascularizados e contraíveis, que se mantiveram vivos e batendo por mais de 6 meses"

Ao aplicar esta estratégia de impressão e diferenciação, fabricamos um pedaço de tecido cardíaco vascularizado (2 cm de comprimento, 200-500 μm de espessura e ∼1.256 cm2 de área total) no andaime tubular, que manteve a contração por pelo menos 6 meses. Realizamos análises histológicas do tecido cardíaco no dia 30 e dia 180 PD, e não encontramos danos visíveis no tecido em ambos os pontos de tempo. Além disso, os cardiomiócitos foram estriados com linhas Z bem organizadas, sugerindo que o tecido cardíaco fabricado tinha desenvolvido e mantido intactas estruturas de miofibril, que é a base fisiológica para a contração cardíaca

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