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3-D Printing

Corante alimentício amarelo ajuda os pesquisadores a imprimir estruturas semelhantes a órgãos

A visão química permite que pesquisadores imitem estruturas complexas de órgãos e redes de vasos sanguíneos

by Bethany Halford
May 2, 2019 | APPEARED IN VOLUME 97, ISSUE 18

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Acesse todo o conteúdo em português da C&EN em cenm.ag/portuguese.

Tartrazina, mais conhecida como corante alimentício FD&C amarelo 5, confere seu tom ensolarado para alimentos como caldo de galinha em pó e mistura de panqueca. Mas o composto pode algum dia ser fundamental para a impressão em 3D de novos órgãos. Pesquisadores mostraram que podem criar estruturas com redes de vasos sanguíneos e topologias semelhantes a órgãos usando hidrogéis biocompatíveis carregados com tartrazina (Science 2019, DOI: 10.1126/science.aav9750).

Jordan S. Miller, da Rice University, Kelly R. Stevens, da Universidade de Washington, e seus colegas imprimiram essas estruturas usando uma técnica estabelecida usada pela indústria de microprocessadores e outras chamadas de estereolitografia de projeção. A técnica envolve a polimerização de material usando luz azul, uma camada fina de uma vez. Indo de baixo para cima, as camadas são construídas para criar a estrutura final.

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Credit: Crédito: Jordan Miller/Rice University
Esse hidrogel contém um saco de ar alveolar bioinspirado (~ 4,5 mm de largura no fundo) rodeado por uma rede de vasos sanguíneos (~ 0,3 mm de diâmetro). A estrutura imita a arquitetura pulmonar distal. Ver mais em www.youtube.com/watch?v=GqJYMgAcc0Q.

Para fazer com que a técnica funcione, os pesquisadores devem manter a luz confinada a uma única camada, de modo que ela não penetre camadas previamente depositadas, polimerizando-as em pontos fora do alvo. A indústria de microprocessadores impede essa polimerização indesejada com aditivos que absorvem a luz. Mas esses produtos químicos são tóxicos, tornando-os incompatíveis com as células.

Miller diz que a equipe percebeu que poderia fazer a técnica funcionar para bioimpressão simplesmente encontrando um fotoabsorvente biocompatível. “A tartrazina foi realmente a primeira que tentamos”, diz ele. “Eu literalmente fui na mercearia e peguei um pouco de corante alimentar.”

“Apenas absorve a luz azul. Tão simples como isso,” explica Stevens. “Tudo o que você está fazendo é absorver um pouco dessa luz para que ela não brilhe em tudo.”

“Esse é um trabalho notavelmente criativo que permite que redes vasculares entrelaçadas sejam rapidamente definidas com sofisticação geométrica sem precedentes”, diz Hayden Taylor, que estuda impressão 3D para fazer armações biológicas na Universidade da Califórnia, em Berkeley.

A equipe de Miller e Stevens usou a técnica para criar várias arquiteturas diferentes incluindo estruturas semeadas com células do fígado que também possuem redes que fornecem nutrientes às células. Eles descobriram que quando implantaram essas estruturas que imitam o fígado em ratos com fígados danificados, as células permaneceram vivas e realizando uma de suas funções cruciais duas semanas depois, quando os pesquisadores removeram as estruturas.

Jennifer Lewis, especialista em bioimpressão da Universidade de Harvard, diz que o trabalho “representa um avanço importante na fabricação de tecidos humanos vascularizados.” Mas ela aponta que ainda há desafios a superar usando essa estratégia, como padronizar os múltiplos tipos de células, densidades e redes microvasculares encontradas em órgãos humanos.

Miller e Stevens dizem que estão trabalhando para enfrentar esses desafios, assim como outros. Por exemplo, eles gostariam de criar estruturas com um décimo do tamanho atual.

Miller também observa que a equipe está usando hardware e software de código aberto para gerar suas impressoras. “Estamos muito animados por divulgar nossas ideias no mundo do código aberto e esperamos que as pessoas o usem de novas maneiras que ajudem o campo a avançar”, diz ele.


Essas traduções são parte da colaboração entre C&EN e a Sociedade Brasileira de Química. A versão original (em inglês) deste artigo está disponível aqui.

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