Impressão 3D para criar osso e cartilagem

A investigadora Nieves Cubo utiliza a impressão 3D para gerar tecidos humanos que poderiam substituir as próteses metálicas.

Gerar tecidos e órgãos à medida para cada paciente utilizando as suas próprias células já não é ficção científica. É ciência, ponto final, e é-o graças à bioimpressão. Já se estuda o recurso à impressão 3D neste âmbito e falta cada vez menos para chegar aos hospitais e laboratórios. O futuro de uma medicina personalizada está aqui.  

Nieves Cubo, engenheira e investigadora, estuda a criação de tecidos humanos (ossos e cartilagens, entre outros) com impressoras 3D. E fá-lo entre a Faculdade de Farmácia da Universidade Complutense de Madrid e o Instituto de Ciência e Tecnologia de Polímeros do CSIC.  

“Procuramos substituir as próteses metálicas ou artificiais por algo que realmente se integre com o corpo. Já não falamos de substituir, mas antes de regenerar.”

Nieves e a sua equipa imprimem quadrículas de policaprolactona (PCL) com uma Hephestos 2 e uma Witbox 2. Estas impressoras não só utilizam o extrusor de uma máquina normal, que funde o PLA a mais de 200 °C e o deposita na cama para criar o objeto 3D, como também esse extrusor foi dotado de uma agulha que bombeia as células de uma forma controlada.

Ao colocar as células de osso ou cartilagem nessas quadrículas, com o tempo, as primeiras invadem toda a prótese, reproduzindo e substituindo o material por outro natural, osso ou cartilagem, consoante sejam de um tipo ou outro. “O que fazemos é aproveitar o que a biologia faz na natureza, damos às células o que elas precisam para se desenvolverem”, explica.  

Há duas vias que estão a ser experimentadas: a primeira estuda a possibilidade de implantar a quadrícula impressa em 3D com as células na parte lesionada do osso ou cartilagem para que as células iniciem o processo de regeneração dentro do próprio corpo. A policaprolactona (biodegradável) acabaria por desaparecer e o tecido integrar-se-ia por completo. Atualmente, realizam-se ensaios mecânicos dos materiais para saber se esta metodologia é factível. Segundo Nieves, “interessa colocar o material no corpo o mais cedo possível, mas imagine que as células degradam o material muito depressa e ele colapsa: não podíamos escolher esta opção”.

Portanto, a segunda via investiga a criação de um ecossistema favorável no laboratório com o objetivo de que as células sejam capazes de reconstruir o tecido humano nesse ecossistema. Este seria imediatamente implantado no doente ou podia utilizar-se para outros fins de investigação. O resultado: uma “prótese” com muitas mais vantagens do que as metálicas, feita à medida e com menos possibilidades de o corpo a rejeitar.

Há que ter em conta que a biologia também se engana e que existem ocasiões em que as células dentro do corpo humano formam osso quando deveriam fazer cartilagem. A isto se chama calcificação e um dos desafios da Nieves e da sua equipa é conseguir que isto não aconteça no laboratório.

Evitar ensaios com animais

A impressão de tecidos humanos também pode acabar com os ensaios clínicos com animais, uma parte obrigatória do processo de aprovação de uma técnica médica ou de um medicamento.

“Se conseguirmos ter no laboratório algo que se comporte exatamente como o corpo humano, poderemos experimentar cosméticos e fármacos sem necessidade de utilizar os animais. Evita-se o sofrimento dos animais e é menos dispendioso.”

No passado, esta investigadora já conseguiu conceber uma impressora para criar pele humana. Este estudo está agora na fase clínica, pelo que não tardará muito a chegar aos hospitais e laboratórios. Graças a ela, poderá ser possível “fabricar” metros quadrados de pele em duas semanas para regenerar, por exemplo, partes extensas da pele danificadas por queimaduras.

Além disso, está a trabalhar para que esta tecnologia chegue a todo o lado e criou uma plataforma de colaboração chamada OpenBioprinting, onde investigadores, médicos e qualquer pessoa interessada no âmbito podem aprender e partilhar os seus conhecimentos.

Nieves explicava o que conseguiu fazer em 2015 numa conferência TEDx. Aí, recordava que tudo o que conseguiu foi graças aos professores que lhe ensinaram o que eram as impressoras 3D quando estudava na Universidade Carlos III de Madrid.

“Todas essas pessoas que lá estiveram, que nos ensinaram a montar as impressoras, a trabalhar com elas, que, quando algo não funcionava nos diziam: não te preocupes, continua a tentar, vais conseguir, não importa que não estejas no MIT. Graças a todas essas pessoas, hoje somos capazes de imprimir pele humana. E, se no futuro algum de nós necessitar de uma pequena parte do nosso corpo feita por esta tecnologia, talvez possamos fazê-lo graças a elas”.