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Introdução
De acordo com informações do governo dos EUA sobre doação e transplante de órgãos, estatísticas feitas pela HRSA (administração de recursos e serviços de saúde), mais de 109.000 pacientes, incluindo homens, mulheres e crianças, estavam na lista nacional de espera para transplante em setembro de 2020. Apenas 39.718 transplantes foram realizados em 2019 e 17 pessoas morrem a cada dia esperando por um transplante de órgão, a cada 9 minutos a contagem aumenta na lista de espera para transplante de órgãos.
Estes são apenas os dados estatísticos para transplantes de órgãos exigidos nos EUA, mas o número de transplantes de órgãos necessários em todo o mundo é múltiplo, e para obter todos estes transplantes de órgãos não há doadores suficientes.
A bioimpressão é uma tecnologia transpirante para criar e fabricar tecidos, órgãos e células biológicos para fins médicos e biotecnológicos. A bioimpressão será uma taumaturgia no campo da ciência médica, dando ao Homo sapiens uma vantagem extra para uma vida saudável e prolongada.
A bioimpressão de um órgão como um todo eliminará a necessidade dos doadores e concederá aos receptores uma segunda chance na vida.
Seção 1: Bioimpressão
Definindo “Bioimpressão”:É definido como o desenvolvimento de novos órgãos e tecidos com um processo CAD-CAM (projeto auxiliado por computador e fabricação auxiliada por computador), gerando e empilhando de forma síncrona células vivas e biomateriais com uma estratificação estipulada dessas células em bioconstruções, utilizando-as para engenharia de tecidos, medicina regenerativa e outros estudos biológicos.[1][2]
Evolução da Bioimpressão:O desenvolvimento de órgãos totalmente funcionais por bioimpressão é um processo evasivo e contínuo. Há uma infinidade de pesquisas em andamento sobre a bioimpressão de órgãos totalmente funcionais que podem ser usados para transplantes de órgãos. Klebe, em 1988, foi o primeiro a demonstrar a tecnologia de cito-escrita, que é uma forma de bioimpressão. Uma linha do tempo da evolução da bioimpressão é ilustrada na tabela 1.1
| ANO | EVOLUÇÃO |
| 1988 | Microposicionamento 2D de células usando tecnologia de cito-escrita. |
| 1996 | A observação de que as células se unem e se movem juntas em grupos. |
| 1996 | O primeiro uso de biomaterial natural em um ser humano |
| 1998 | A invenção da tecnologia de folha celular |
| 1999 | Gravação direta a laser (LDW) |
| 2001 | Primeira bexiga com engenharia de tecidos |
| 2002 | Bioimpressão usando tecnologia jato de tinta |
| 2003 | A impressão a jato de tinta cria células funcionais |
| 2004 | Dispensação de células a jato de tinta |
| 2004 | Tecido 3D sem andaimes |
| 2006 | Fabricação de aorta bovina 3D |
| 2007 | Impressão digital |
| 2008 | A ideia de esferóides de tecido como blocos de construção |
| 2009 | Primeira bioimpressora comercial (Novogen MMX) |
| 2009 | Construções vasculares – sem andaimes |
| 2010 | Padronização bem-sucedida de hepatócitos em colágeno usando LDW |
| 2012 | Impressão de pele in-situ |
| 2012 | Reparando cartilagem humana usando impressão a jato de tinta |
| 2012 | Jateamento drop-on-demand baseado em ondas bipolares |
| 2012 | Bioimpressão baseada em extrusão para engenharia de fígado artificial |
| 2014 | Bioimpressora multibraço na fabricação de tecidos com vasculatura impressa |
| 2016 | Bioimpressão em larga escala de construções de tecidos perfusáveis |
O uso de bioimpressoras de última geração e modelos de tecidos perfusáveis na fabricação de tecidos híbridos totalmente vascularizados levará a impressão de órgãos e tecidos a um próximo nível. A bioimpressão é uma parte milagrosa da ciência que avança dia após dia, com uma infinidade de pesquisas em andamento em todo o mundo, mas dominá-la ainda é um longo caminho a percorrer.[2]
Classificação da bioimpressão:As tecnologias mais avançadas utilizadas na bioimpressão consistem na automontagem, auto-empilhamento, auto-organização de células e tecidos através de técnicas de aplicação comandadas, essas técnicas podem ser diferenciadas em três:
Bioimpressão baseada em extrusão É uma fusão de distribuição de fluidos e sistemas de automação robótica para extrusão e bioimpressão simultaneamente.
Bioimpressão baseada em gotículas Neste procedimento de bioimpressão, diversas fontes de energia, como som, calor e eletricidade, são usadas para gerar gotículas que são posteriormente usadas na padronização e organização de células e outros produtos biológicos de maneira eficaz.
Bioimpressão baseada em laser Neste procedimento de bioimpressão, a energia do laser é usada na padronização de produtos biológicos e na fabricação de construções de tecidos. Esta é uma das bioimpressões mais avançadas devido ao seu controle específico sobre o depósito de produtos biológicos (genes, células, fatores de crescimento, biomateriais e medicamentos).[2]
Processo de Bioimpressão:A bioimpressão é geralmente dividida em três etapas tecnológicas vitais:
Pré-processamento:É a geração do desenho de tecido ou órgão com auxílio de CAD (desenho auxiliado por computador) de acordo com a impressão ou fabricação real do tecido ou órgão.
Processamento:É o processo de impressão real feito em uma bioimpressora, nesta bioimpressora as células reais são empilhadas e encapsuladas por uma bioconstrução.
Pós-processamento:Como etapa final, as células encapsuladas na bioconstrução em uma câmara especial conhecida como ‘Biorreator’ que acelera a maturação do órgão, passam pelo processo de proliferação, remodelação e maturação celular.[2]
Seção 2: Bioimpressão e Transplante de Órgãos
Tendências atuais da bioimpressão de órgãos:Atualmente, as bioimpressoras 3D são usadas para medicina regenerativa em certos tecidos e órgãos do corpo. O transplante completo de órgãos com uma bioimpressora 3D ainda está em um processo que está sendo pesquisado e experimentado em velocidade acelerada. Atualmente, as bioimpressoras modelam e depositam os tipos de células primárias que são precisamente semelhantes ao tecido mãe. A seleção da célula nativa desempenha um papel fundamental na funcionalidade do tecido bioimpresso. Quando é necessário que os tecidos sejam cultivados e proliferados nos tipos de células necessários, a Bio-tinta de células-tronco é usada na impressão.[2][3]
Bioimpressão de órgãos esperada:O rápido avanço das tecnologias em imagem e design digital auxiliou na pesquisa sobre a criação de órgãos funcionais com bioimpressão. Técnicas de imagem não invasivas, como CAD-CAM (projeto auxiliado por computador e fabricação auxiliada por computador), ressonância magnética (ressonância magnética), tomografia computadorizada (tomografia computadorizada) e modelagem matemática fornecem detalhes minuciosos sobre os tecidos e órgãos complexos que podem ser usados para projetar e bioimprimir os órgãos com a ajuda de bioimpressoras avançadas, como microextrusão, jato de tinta e impressão assistida por laser.[3]
Vantagens da bioimpressão de órgãos:A rejeição do transplante de órgãos é um dos piores medos e desafios da reação imunológica do hospedeiro. Este desafio pode ser superado com o uso de células autólogas para bioimpressão 3D. As células autólogas geralmente são células-tronco ou podem ser células-tronco pluripotentes coletadas em biópsias. As células-tronco autólogas são a fonte mais confiável, mas não têm utilidade se o paciente já estiver doente, porque as células-tronco já estão infectadas e não darão os resultados necessários, portanto, as células-tronco são coletadas hoje em dia da placenta que é preservada durante o parto. Assim, a bioimpressão autóloga reduzirá as chances de rejeição de transplantes de órgãos em quase 90%.[3]
Os órgãos e tecidos bioimpressos terão funcionalidade prolongada com novos avanços como a auto-renovação. Certas células são difíceis de isolar do tecido nativo e difíceis de cultivar, como células do coração, do fígado e do sistema imunológico, devido ao seu curto tempo de vida. Assim, com a bioimpressão avançada, estes tipos de órgãos também serão bioimpressos em breve.[3]
Basicamente, a bioimpressão de órgãos a partir de células-tronco e células pluripotentes aumentará a expectativa de vida dos seres humanos como um todo, ao mesmo tempo que minimiza as chances de rejeição de órgãos e facilita a bioimpressão para os órgãos mais complexos.
Conclusão:
A bioimpressão de órgãos e tecidos que serão totalmente funcionais de todas as maneiras possíveis será o presente mais inovador e precioso da ciência, inovação e tecnologia para a raça humana. A bioimpressão de tecidos e órgãos não será usada apenas para transplante de órgãos sólidos, mas também mudará de forma inovadora a medicina regenerativa e a descoberta e formação de novos medicamentos.
A bioimpressão prolongará a vida da raça humana, com o transplante de novos órgãos totalmente funcionais e autocurativos. Não haverá lista de espera para as pessoas que necessitam de transplante de órgãos, pois o processo de bioimpressão fará com que os órgãos necessários tenham plena capacidade de funcionamento, independentemente da complexidade da estrutura de um órgão ou tecido.
Como a bioimpressão é um conceito recente no campo da medicina regenerativa e uma infinidade de pesquisas estão em andamento, uma vez que os resultados excepcionalmente bons surjam, mudará toda a visão da vida, sejam eles transplantes de órgãos, formação de novos medicamentos e testes, o que reduzirá o tempo consumido em espera e testes.
A formação e os testes de medicamentos geralmente são testados primeiro em animais, portanto, esses testes em animais os tornam interespécies e, portanto, formar e inventar a formulação exata do medicamento é um processo demorado. Essa bioimpressão de tecidos e órgãos humanos tornará a formação e o teste do medicamento diretamente possíveis em tecido humano real, o que indicará as várias reações ao medicamento e as alterações necessárias a serem feitas no medicamento. Isto eliminará os testes em animais e a descoberta de novos medicamentos será rápida.
A bioimpressão de órgãos e tecidos com tumores e tumores cancerígenos será útil no plano de tratamento do câncer ou tumor. Isso permitirá que os tratamentos oncológicos e a cura estejam disponíveis, pois várias radioterapias e tratamentos quimioterápicos podem ser praticados e testados primeiro no órgão bioimpresso com tumor ou câncer e, de acordo com os resultados, o tratamento pode ser fornecido ao paciente.
Assim, a bioimpressão de órgãos mudará de forma disruptiva e positiva todo o conceito das ciências médicas e, com um funcionamento eficiente e eficaz, os novos órgãos bioimpressos de acordo com a necessidade do paciente darão aos humanos uma segunda oportunidade de vida com uma vida útil prolongada.
Referências:
- Liu, F., Liu, C., Chen, Q., Ao, Q., Tian, X., Fan, J.,… e Wang, X. (2018). Progresso na bioimpressão 3D de órgãos. Jornal Internacional de Bioimpressão, 4(1).
- Ozbolat, IT (2016). Bioimpressão 3D: fundamentos, princípios e aplicações. Imprensa Acadêmica.
- Charbe, N., McCarron, PA, & Tambuwala, MM (2017). Bioimpressão tridimensional: uma nova fronteira na pesquisa oncológica. Revista mundial de oncologia clínica, 8(1), 21.
- https://www.organdonor.gov/statistics-stories/statistics.html
