Cientistas do Instituto de Biotecnologia e Ciência de Birla (BITS) Pilani criaram um novo método de bioimpressão tridimensional. Este método utiliza polímeros farmacêuticos comuns para fabricar tanto estruturas de tecidos vivos quanto medicamentos personalizados. Esta conquista abre um caminho economicamente acessível para o desenvolvimento da medicina regenerativa e da entrega personalizada de medicamentos.
A equipe resolveu o problema dos altos custos e das questões de segurança que por muito tempo impediram a implementação da tecnologia de impressão 3D em hospitais e farmácias comuns. Para superar as limitações dos métodos tradicionais, os pesquisadores desenvolveram uma tinta biológica inovadora, composta de amido de milho, maltodextrina e alginato de sódio.
Estes componentes foram escolhidos porque já são aprovados pelos órgãos reguladores de saúde, não contêm produtos de origem animal e estão amplamente disponíveis a baixo custo. O processo utilizado para formar as estruturas foi conhecido como bioimpressão 3D extrusiva semissólida. Esta técnica funciona de forma semelhante ao uso de uma pistola de calafetar, aplicando a tinta em camadas de acordo com o design digital para criar objetos tridimensionais complexos.
As novas tintas biológicas baseiam-se em uma propriedade chamada afinamento por cisalhamento. Nesse processo, o material torna-se menos viscoso e flui facilmente sob pressão através do bico da impressora, mas rapidamente restaura sua estrutura sólida após a aplicação. Os pesquisadores descobriram que sua fórmula específica restaurava quase instantaneamente 87% de sua espessura, permitindo que mantivesse sua forma sem se desintegrar.
Após a impressão, as estruturas passam por um tratamento químico chamado reticulação iônica. A exposição ao cloreto de cálcio nas tintas impressas leva à formação de um padrão conhecido como compostos tipo casca de ovo, que ligam as moléculas em um gel estável e rico em água, conhecido como hidrogel. Este hidrogel foi usado para imprimir dois produtos diferentes: andaimes porosos para regeneração de pele e comprimidos mastigáveis para entrega de medicamentos.
Os andaimes para pele foram projetados como uma esponja microscópica altamente porosa, com poros de cerca de 39 micrômetros. Esses pequenos poros são críticos, pois garantem o suprimento de oxigênio e nutrientes às células vivas, ao mesmo tempo que lhes fornecem uma estrutura para fixação e crescimento.
Em testes biológicos, a equipe demonstrou que esses andaimes são muito favoráveis às células. Dois tipos de células relacionadas à pele foram testados: fibroblastos de camundongo e queratinócitos humanos. Mais de 70% das células sobreviveram e se desenvolveram ativamente nas estruturas impressas durante mais de 48 horas, confirmando a não toxicidade do material e sua compatibilidade com a biologia humana. Além disso, foram realizados testes de compatibilidade sanguínea, mostrando que os andaimes causam danos mínimos aos eritrócitos, um requisito de segurança crucial para quaisquer materiais destinados a implantes médicos ou materiais de curativo.
Além da cicatrização da pele, os pesquisadores demonstraram a versatilidade da tecnologia ao imprimir medicamentos 'inteligentes'. Eles carregaram a tinta biológica com o medicamento Glimepirida, frequentemente usado no tratamento do diabetes tipo 2, e o imprimiram na forma de comprimidos mastigáveis. Esses comprimidos impressos em 3D mostraram excelente uniformidade de conteúdo, ou seja, cada comprimido continha exatamente a dose especificada de 2 miligramas. Isso frequentemente representa um problema na produção tradicional de medicamentos de baixa dose. Além disso, os comprimidos demonstraram um perfil de liberação prolongada, liberando o medicamento gradualmente ao longo de quatro horas. Essa capacidade de personalização permite que os médicos imprimam comprimidos em formas, sabores ou doses específicas adaptadas a pacientes individuais, como crianças ou idosos com dificuldade em engolir cápsulas tradicionais.
A transição de tintas biológicas caras ou de origem animal para polímeros farmacêuticos acessíveis e em conformidade com os regulamentos torna possível levar a impressão 3D do laboratório para a clínica. Isso pode levar a um futuro em que os hospitais possam imprimir enxertos de pele personalizados sob demanda para vítimas de queimaduras, ou farmácias locais possam produzir comprimidos personalizados que combinam vários medicamentos em um único comprimido de fácil ingestão. Reduzindo o risco de rejeição imunológica e diminuindo os custos de produção, esta tecnologia nos aproxima de um sistema de saúde verdadeiramente adaptado às necessidades de cada pessoa.