A impressão 3D de órgãos e tecidos tem vindo a desenvolver-se cada vez mais e apresenta-se como uma solução para substituir componentes do corpo humano e também como meio de teste de terapêuticas e medicamentos. Agora, uma equipa da John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) da Universidade de Harvard conta ter desenvolvido uma tinta em hidrogel com infusão de fibras que permite a impressão 3D de um ventrículo funcional e capaz de replicar o batimento de um coração.
A tinta FIG (de fiber-infused gel) pode ser usada para criar células de um coração numa impressora 3D, sob a forma de um ventrículo que depois pode ser alinhado e bater em consonância com o ‘resto’ do coração autêntico, explica o comunicado de imprensa. Até agora, as técnicas de impressão 3D não têm sido capazes de oferecer alinhamento de cardiomiocitos, a célula muscular cardíaca, fisiologicamente relevante. Estas fibras são as responsáveis por transmitir sinais elétricos de uma forma coordenada para contrair o músculo cardíaco.
Suji Choi, que liderou o estudo publicado na Nature Materials, explica que “a tinta FIG é capaz de fluir através do jato da impressora, mas, quando a estrutura está impressa, mantém a sua forma 3D. Por causa destas propriedades, descobri que é possível imprimir uma estrutura como um ventrículo ou outras complexas em 3D sem usar material extra de suporte ou ‘andaimes’”.
A tinta é produzida usando um método que faz lembrar o que é usado para criar algodão doce, com um jato rotativo. O material gerado desta forma assemelha-se uma folha de algodão que depois, com recurso a sonificação, é quebrado em fibras com 80 a 100 micrometros de comprimento e 5 a 10 micrometros de diâmetro e assente dentro da tinta em hidrogel.
O maior desafio que a equipa encontrou depois prende-se com o rácio de fibras e hidrogel suficiente para a tinta manter o alinhamento e a integridade 3D. Ao controlar a orientação da impressão, Choi e a equipa conseguem controlar também como as células do músculo cardíaco se alinham. A aplicação de estímulos elétricos às estruturas feitas com FIG mostrou que havia uma onda coordenada de contrações em alinhamento com a direção das fibras: “foi entusiasmante perceber que a câmara bombeia de uma forma semelhante ao que fazem os ventrículos atualmente”.
Apesar de ainda não ser forte como um ventrículo original, esta criação permite bombear 5 a 20 vezes mais volume de fluídos do que as criações anteriores feitas em impressoras 3D.
Experimentações com misturas de diferentes direções e diferentes fórmulas de tinta permitem aos investigadores afirmar que é possível criar contrações ainda mais fortes e a equipa está agora a desenvolver mais tecido cardíaco semelhante ao autêntico e com paredes musculares mais grossas que possam bombear fluídos mais fortes também.
