Se você já tentou embrulhar para presente um presente de formato estranho, como um ursinho de pelúcia, pode apreciar o desafio que os cirurgiões enfrentam ao enxertar pele artificial em uma parte do corpo ferida. Como o papel de embrulho, a pele projetada vem em pedaços planos, que podem ser difíceis e demorados para costurar em torno de uma parte do corpo de formato irregular.
Os bioengenheiros da Universidade de Columbia parecem ter resolvido esse problema criando uma maneira de cultivar pele projetada em formas tridimensionais complexas, tornando possível construir, por exemplo, uma “luva” sem costura de células da pele que pode ser facilmente colocada em um mão gravemente queimada.
Os pesquisadores relataram suas descobertas em um artigo publicado em 27 de janeiro na Avanços da ciência.
“Construções de pele tridimensionais que podem ser transplantadas como ‘roupas biológicas’ teriam muitas vantagens”, diz o principal desenvolvedor Hasan Erbil Abaci, PhD, professor assistente de dermatologia na Columbia University Vagelos College of Physicians and Surgeons. “Eles minimizariam drasticamente a necessidade de sutura, reduziriam a duração das cirurgias e melhorariam os resultados estéticos”.
O estudo atual também revelou que os enxertos 3D contínuos têm melhores propriedades mecânicas e funcionais do que os enxertos convencionais em pedaços.
andaimes 3D
O processo de criação dos novos enxertos de pele começa com uma varredura a laser 3D da estrutura alvo, como uma mão humana. Em seguida, um modelo oco e permeável da mão é criado usando design auxiliado por computador e impressão 3D. O exterior do modelo é então semeado com fibroblastos da pele, que geram o tecido conjuntivo da pele e colágeno (uma proteína estrutural). Finalmente, o exterior do molde é revestido com uma mistura de queratinócitos (células que compreendem a maior parte da camada externa da pele, ou epiderme) e o interior é perfundido com meios de crescimento, que sustentam e nutrem o enxerto em desenvolvimento.
Com exceção do andaime 3D, os pesquisadores empregaram os mesmos procedimentos usados para fazer a pele plana e todo o processo levou o mesmo tempo, cerca de três semanas.
Em um primeiro teste da pele projetada em 3D, construções compostas de células da pele humana foram enxertadas com sucesso nos membros posteriores de camundongos. “Foi como colocar um par de shorts nos ratos”, diz Abaci, “Toda a cirurgia levou cerca de 10 minutos.” Quatro semanas depois, os enxertos se integraram completamente à pele circundante do camundongo, e os camundongos readquiriram todas as funções do membro.
A pele do camundongo cicatriza de maneira diferente da pele humana, então os pesquisadores planejam testar os enxertos em animais maiores com biologia da pele que se aproxima mais da dos humanos. Os ensaios clínicos em humanos provavelmente estão a anos de distância.
Redesenhando a pele projetada
Os enxertos 3D são o primeiro grande redesenho de enxertos de pele projetados desde que foram introduzidos pela primeira vez no início dos anos 80. “A pele artificial começou com apenas dois tipos de células, mas a pele humana tem cerca de 50 tipos de células. A maioria das pesquisas se concentrou em imitar os componentes celulares da pele humana”, diz Abaci. “Como bioengenheiro, sempre me incomodou que a geometria da pele fosse negligenciada e os enxertos fossem feitos com limites abertos, ou bordas. Sabemos, pela bioengenharia de outros órgãos, que a geometria é um fator importante que afeta a função.”
Abaci e sua equipe perceberam que poderiam fazer enxertos mais realistas quando as impressoras 3D estivessem disponíveis e pudessem criar andaimes tridimensionais necessários para fazer a pele projetada.
“Nós supomos que uma forma 3D totalmente fechada imitaria mais de perto nossa pele natural e seria mecanicamente mais forte, e foi isso que descobrimos”, diz Abaci. “Simplesmente permanecer fiel à geometria contínua da pele humana melhora significativamente a composição, estrutura e força do enxerto.”
No futuro, a Abaci prevê que os enxertos poderão ser feitos sob medida a partir das próprias células do paciente. Com apenas uma amostra de pele de 4×4 mm, células suficientes podem ser cultivadas e multiplicadas para criar pele suficiente para cobrir uma mão humana.
“Outro uso atraente seria o transplante facial, onde nossa pele usável seria integrada com tecidos subjacentes como cartilagem, músculo e osso, oferecendo aos pacientes uma alternativa personalizada aos transplantes de cadáveres”, diz Abaci.
A pesquisa foi financiada por uma bolsa do Instituto Nacional de Artrite e Doenças Musculoesqueléticas e de Pele (5K01AR072131) e do EpiCURE Center da Columbia University Irving Medical Center (5P30AR069632).
Dr. Abaci tem um pedido de patente pendente sobre esta tecnologia.
Com informações de Science Daily.