Pesquisadores da Universidade de Toronto (UoT) e do Centro de Ciências da Saúde de Sunnybrook desenvolveram um dispositivo portátil capaz de imprimir folhas de bioimpressão 3D da pele que pode curar as feridas por queimadura.

Descrito como uma “impressora 3D portátil”, o dispositivo deposita folhas de material formado por um bioink que cobre a ferida, ajudando a acelerar o processo de cicatrização da pele. Foi concebido como uma solução in-situ para ajudar a acelerar o processo de cicatrização da ferida em pacientes com queimaduras graves em grandes áreas.

A bioimpressora 3D portátil. Foto via UoT.

3D imprimindo sua rotina de cuidados de pele

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O projeto por trás do dispositivo portátil é liderado por Richard Cheng (candidato a PhD do IBBME), sob a supervisão do Professor Axel Guenther (MIE), e em estreita colaboração com o Dr. Marc Jeschke, diretor do Ross Tilley Burn Centre, e sua equipe no Sunnybrook Hospital.

De acordo com a Organização Mundial de Saúde (OMS), estima-se que 180.000 mortes em 2018 foram causadas por queimaduras – a grande maioria ocorreu em países de baixa e média renda. O primeiro protótipo do dispositivo de bioimpressão 3D portátil foi revelado pela primeira vez em 2018. “A maioria das bioimpressoras 3D atuais são volumosas, trabalham em baixas velocidades, são caras e incompatíveis com a aplicação clínica”, comentou o Dr. Axel Guenther na época.

A diferença entre o protótipo desenvolvido há dois anos, e o dispositivo atualizado apresentado pelos pesquisadores em seu trabalho, é uma evidência demonstrável de que o biomaterial depositado pode realmente curar feridas: “Anteriormente, provámos que podíamos depositar células numa queimadura, mas não havia qualquer prova de que houvesse benefícios na cicatrização de feridas – agora demonstrámos isso”, explica Guenther.

3D impressão desempenhou um papel fundamental no desenvolvimento de soluções inovadoras para tratamentos médicos de pele e cuidados com feridas. Por exemplo, em 2018, cientistas do Centro Técnico VTT da Finlândia, uma empresa estatal de investigação e desenvolvimento sem fins lucrativos, desenvolveram uma placa de circuito impresso 3D de celulose nanoestruturada, que cura e monitoriza feridas cutâneas.

Um protótipo mais antigo da bioimpressora 3D portátil que deposita células cutâneas num substrato. Clip via UoT.

A bioimpressora portátil

Os pesquisadores explicam que o método atual de tratamento de queimaduras – enxerto de pele autólogo – não é eficaz quando se tenta curar queimaduras grandes, de corpo inteiro. O enxerto de pele autóloga, um método que transplanta pele saudável de outras partes do corpo para a ferida, não pode fornecer pele suficientemente saudável para curar queimaduras de corpo inteiro. Estas queimaduras graves são caracterizadas pela destruição das camadas mais exteriores e interiores da pele, cobrindo frequentemente uma porção significativa do corpo.

No trabalho, os pesquisadores explicam: “O actual padrão de cuidados envolve a remoção de tecido danificado da ferida, seguida da aplicação de um enxerto de pele autólogo com tecidos obtidos usando um dermatoma directamente da pele do próprio paciente. No entanto, as queimaduras de grandes áreas deixam frequentemente quantidades insuficientes de pele saudável para a colheita, impedindo esta aplicação em casos de lesões graves”

A impressora 3D portátil funciona usando um rolo para dispensar uma folha uniforme de biomaterial composto por um bioink mesenquimal de células de estroma (MSC). As MSC são células estaminais que se diferenciam em tipos de células especializadas, dependendo do seu ambiente. Como tal, neste contexto, a bioink MSC promove a regeneração da pele e reduz as cicatrizes.

Da esquerda para a direita: Professor Axel Guenther (MIE) e candidato a PhD Richard Cheng (IBBME). Foto via Daria Perevezentsev/UoT.

Para fornecer uma solução para os limites do enxerto de pele autólogo no tratamento de grandes queimaduras, os pesquisadores desenvolveram a bioimpressora 3D portátil para que ela pudesse facilmente aplicar o biomaterial de uma forma amigável: “O desenho modular do instrumento de mão permite ao operador o controle total das dimensões físicas e da composição material da folha precursora de pele resultante”, escrevem os autores.

Desde o protótipo em 2018, a bioimpressora portátil passou por 10 redesigns. A equipe pretende desenvolver um produto final que possa ser utilizado pelos cirurgiões em uma sala de cirurgia. O protótipo atual inclui uma cabeça de impressão microfluídica de uso único para garantir a esterilização e uma roda macia que segue o rastro da cabeça de impressão, permitindo um melhor controle para feridas mais largas.

Nos próximos cinco anos, Jeschke acredita que a impressora portátil de pele poderia ser vista em um ambiente clínico:

“Uma vez usada numa sala de operações, penso que esta impressora será uma mudança de jogo para salvar vidas. Com um dispositivo como este, poderia mudar toda a forma como praticamos os cuidados com queimaduras e traumas”, é publicado em Biofabricação.

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