How to 3D print human tissue - Taneka Jones

Tradutor: Edivaldo Ferreira Revisor: Maricene Crus

There are currently hundreds of thousands of people on transplant lists,

Existe atualmente centenas de milhares de pessoas em listas para transplantes,

waiting for critical organs like kidneys, hearts, and livers

à espera de órgãos essenciais, como rins, coração e fígado,

that could save their lives.

que podem salvar a vida delas.

Unfortunately,

Infelizmente,

there aren’t nearly enough donor organs available to fill that demand.

não há doadores de órgãos suficientes para atender às demandas.

What if instead of waiting,

E se, em vez de esperar,

we could create brand-new, customized organs from scratch?

pudéssemos criar órgãos novos e personalizados, a partir do zero?

That’s the idea behind bioprinting,

Este é o objetivo da bioimpressão,

a branch of regenerative medicine currently under development.

um ramo da medicina regenerativa, atualmente em desenvolvimento.

We’re not able to print complex organs just yet,

Ainda não conseguimos imprimir órgãos complexos,

but simpler tissues including blood vessels and tubes

mas tecidos mais simples incluindo vasos sanguíneos

e tubos responsáveis por nutrientes e troca de resíduos

responsible for nutrient and waste exchange

já estão ao nosso alcance.

are already in our grasp.

Bioprinting is a biological cousin of 3-D printing,

A bioimpressão é uma prima biológica da impressão 3D,

a technique that deposits layers of material on top of each other

uma técnica que deposita camadas de material uma por cima da outra

to construct a three-dimensional object one slice at a time.

para construir um objeto tridimensional, uma camada de cada vez.

Instead of starting with metal, plastic, or ceramic,

Em vez de usar metal, plástico ou cerâmica,

a 3-D printer for organs and tissues uses bioink:

uma impressora 3D para órgãos e tecidos usa biotinta:

a printable material that contains living cells.

um material para impressão que contém células vivas.

The bulk of many bioinks are water-rich molecules called hydrogels.

Muitas biotintas são constituídas, principalmente,

por células ricas em água, chamadas hidrogéis.

Mixed into those are millions of living cells

Misturadas nelas, existem milhões de células vivas

as well as various chemicals that encourage cells to communicate and grow.

assim como diversos produtos químicos

que incentivam o crescimento e a comunicação das células.

Some bioinks include a single type of cell,

Algumas biotintas contêm um único tipo de células,

while others combine several different kinds to produce more complex structures.

e outras combinam células diferentes para produzir estruturas mais complexas.

Let’s say you want to print a meniscus,

Digamos que queremos imprimir um menisco,

which is a piece of cartilage in the knee

que é uma parte da cartilagem no joelho

that keeps the shinbone and thighbone from grinding against each other.

que impede o atrito entre a tíbia e o fêmur.

It’s made up of cells called chondrocytes,

Ele é formado por células chamadas condrócitos,

and you’ll need a healthy supply of them for your bioink.

e são necessárias muitas células saudáveis para a biotinta.

These cells can come from donors whose cell lines are replicated in a lab.

Essas células podem ser fornecidas por doadores,

cujas células são reproduzidas em laboratório.

Or they might originate from a patient’s own tissue

Ou podem ser provenientes do tecido do próprio paciente

to create a personalized meniscus less likely to be rejected by their body.

para criar um menisco personalizado menos propenso a ser rejeitado pelo corpo.

There are several printing techniques,

Há muitas técnicas de impressão,

and the most popular is extrusion-based bioprinting.

e a mais popular é a bioimpressão baseada na extrusão.

In this, bioink gets loaded into a printing chamber

Nesta, a biotinta é carregada em uma câmara de impressão

and pushed through a round nozzle attached to a printhead.

e injetada através de um bico redondo, ligado a uma cabeça de impressão.

It emerges from a nozzle that’s rarely wider than 400 microns in diameter,

Sai de uma ponteira que raramente tem um diâmetro maior do que 400 mícrones

and can produce a continuous filament

e pode produzir um filamento contínuo

roughly the thickness of a human fingernail.

que não atinge a espessura de uma unha humana.

A computerized image or file guides the placement of the strands,

Uma imagem ou um ficheiro computadorizado guia a colocação dos filamentos,

either onto a flat surface or into a liquid bath

numa superfície plana ou num banho líquido

that’ll help hold the structure in place until it stabilizes.

que ajudará a manter a estrutura no lugar, até estabilizar-se.

These printers are fast, producing the meniscus in about half an hour,

Estas impressoras são rápidas, produzem o menisco em cerca de meia hora,

one thin strand at a time.

um filamento de cada vez.

After printing, some bioinks will stiffen immediately;

Após a impressão, algumas biotintas endurecem imediatamente,

others need UV light or an additional chemical or physical process

outras precisam de luz ultravioleta ou um processo físico ou químico adicional

to stabilize the structure.

para estabilizar a estrutura.

If the printing process is successful,

Se o processo de impressão for bem-sucedido,

the cells in the synthetic tissue

as células no tecido sintético

will begin to behave the same way cells do in real tissue:

começam a comportar-se como as células do tecido real:

signaling to each other, exchanging nutrients, and multiplying.

transmitindo sinais umas às outras, trocando nutrientes e multiplicando-se.

We can already print relatively simple structures like this meniscus.

Já conseguimos imprimir estruturas relativamente simples, como meniscos.

Bioprinted bladders have also been successfully implanted,

Bexigas bioimpressas já foram implantadas com sucesso,

and printed tissue has promoted facial nerve regeneration in rats.

e tecido impresso já provocou regeneração de nervos faciais em ratos.

Researchers have created lung tissue, skin, and cartilage,

Os pesquisadores criaram tecido pulmonar, pele e cartilagem,

as well as miniature, semi-functional versions of kidneys, livers, and hearts.

assim como versões miniaturas e semifuncionais

de rins, fígados e corações.

However, replicating the complex biochemical environment

Porém, reproduzir o complexo ambiente bioquímico

of a major organ is a steep challenge.

de um órgão importante é um desafio muito grande.

Extrusion-based bioprinting may destroy

A bioimpressão baseada em extrusão pode destruir

a significant percentage of cells in the ink if the nozzle is too small,

uma porcentagem significativa de células na tinta,

se o bico da impressora for muito pequeno

or if the printing pressure is too high.

ou se a pressão da impressão for alta demais.

One of the most formidable challenges

Um dos maiores problemas

is how to supply oxygen and nutrients to all the cells in a full-size organ.

é como fornecer oxigênio e nutrientes

para todas as células num órgão em tamanho natural.

That’s why the greatest successes so far

Isso explica por que os maiores êxitos, até agora,

have been with structures that are flat or hollow—

têm sido com estruturas planas ou ocas

and why researchers are busy developing ways

e é por isso que os investigadores procuram desenvolver maneiras

to incorporate blood vessels into bioprinted tissue.

de incorporar vasos sanguíneos no tecido biompresso.

There’s tremendous potential to use bioprinting

Há um grande potencial no uso de bioimpressão

to save lives and advance our understanding

para salvar vidas e expandir nossa compreensão

of how our organs function in the first place.

de como os órgãos funcionam.

And the technology opens up a dizzying array of possibilities,

A tecnologia possibilita uma espantosa série de possibilidades,

such as printing tissues with embedded electronics.

como tecidos impressos com eletrônica incorporada.

Could we one day engineer organs that exceed current human capability,

Será que poderemos, um dia, criar órgãos que superem a atual capacidade humana

or give ourselves features like unburnable skin?

ou que possam garantir características como pele à prova de queimaduras?

How long might we extend human life by printing and replacing our organs?

Até que ponto poderemos prolongar a vida humana,

imprimindo e substituindo os nossos órgãos?

And exactly who—and what—

Exatamente quem e o que

will have access to this technology and its incredible output?

terá acesso a esta tecnologia e a estes resultados incríveis?