Harvard Research Institute desenvolve tecnologia de coração impresso em 3D, e os filamentos de coração impressos podem crescer sozinhos

No Relatório de Avaliação de Saúde Global de 2019, publicado pela Organização Mundial da Saúde em dezembro de 2020, as doenças cardíacas têm sido a principal causa de morte em todo o mundo nos últimos 20 anos, e as doenças cardíacas mataram mais pessoas do que nunca. As mortes por doenças cardíacas aumentaram em mais de 2 milhões desde 2000, chegando a quase 9 milhões em 2019.

Há muitos pacientes gravemente doentes que precisam de transplante de coração, mas a espera é sempre muito longa, e não é incomum esperar mais de seis meses ou mesmo antes que a vida se esgote. Assim, precisamos de alternativas mais eficazes ao tecido cardíaco.

Em 2017, uma equipe de pesquisa da ETH Zurich usou a tecnologia de impressão 3D para criar um coração de silicone artificial que bate como um órgão do corpo humano, mas testes na época mostraram que poderia durar apenas 30 a 45 minutos de uso.

Em 2019, pesquisadores da Universidade de Tel Aviv, em Israel, imprimiram com sucesso o primeiro coração 3D usando células de pacientes e biomateriais. Embora este seja um coração completo, incluindo vasos sanguíneos e ventrículos, é apenas do tamanho de um coração de coelho.

A capacidade de regeneração do próprio coração é limitada, embora esses corações artificiais tenham certas conquistas, eles não podem simular a estrutura altamente estruturada e as funções complexas do miocárdio, e seu papel na restauração da função cardíaca é naturalmente limitado.

Agora, uma equipe de Jennifer Lewis no Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de Harvard e na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard (SEAS) desenvolveu um novo conjunto de técnicas de engenharia cardíaca.

Essa abordagem é uma melhoria na tecnologia de bioimpressão SWIFT existente da Wyss, construída sobre a plataforma de bioimpressão 3D. A plataforma desenvolvida pelos pesquisadores possui 1.050 poços individuais, cada um contendo dois micropilares.

Blocos de construção de órgãos cardíacos (OBBs) pré-montados foram formados usando cardiomiócitos derivados de células-tronco pluripotentes induzidas artificialmente (hiPSCs-CMs), que foram então removidos dos micropilares e usados ​​como matéria-prima para a fabricação de biotintas densas usando uma impressora 3D durante o processo de impressão Movimento do cabeçote para maior alinhamento.

Após os testes, os pesquisadores conseguiram imprimir conjuntos intrincados e variados de folhas de tecido cardíaco alinhadas que foram organizadas e funcionaram como o miocárdio humano real.

Para testar as características contráteis das estruturas impressas do coração, os pesquisadores também imprimiram “grandes filamentos” conectando os dois grandes pilares e descobriram que a força contrátil e a velocidade de contração produzida pelos filamentos aumentaram ao longo de 7 dias, indicando que o coração é fino. Os filamentos continuam a amadurecer em verdadeiros filamentos semelhantes a músculos.

Isso significa que essa técnica pode simular efetivamente o arranjo do sistema sistólico cardíaco em toda a sua hierarquia, desde células únicas até o tecido cardíaco mais espesso composto de múltiplas camadas, o que é importante para gerar corações funcionais para terapia de reposição. ser usado para gerar mais modelos de doenças fisiológicas.

Usando essa tecnologia no futuro, pode ser possível criar patches miocárdicos altamente estruturados que correspondam ao local específico de um ataque cardíaco em diferentes pacientes. Por exemplo, "buracos" específicos do paciente no coração de recém-nascidos com defeitos cardíacos congênitos podem ser feitos sob medida para remendar, e os remendos podem se desenvolver com a criança, em vez de precisar ser substituídos à medida que a criança cresce.

Embora ainda haja um longo caminho a percorrer antes da realização da impressão 3D um coração totalmente funcional e completo, o surgimento dessa tecnologia já é um grande progresso, e pode não estar longe do dia em que será difícil se livrar dela. o "coração médico".

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