Avaliação de tecnologias e dispositivos para a bioimpressão 3D de tecidos aplicados à área médica
DOI:
https://doi.org/10.34119/bjhrv7n2-475Keywords:
bioimpressão 3D, células, tecidos, medicinaAbstract
A tecnologia de bioimpressão 3D é uma tecnologia inovadora que possui diversas aplicabilidades na área da saúde. Na área médica, a bioimpressão 3D é utilizada para produção de peças cirúrgicas, implantações e produção de próteses, e para fabricação de tecidos e órgãos. O objetivo deste estudo foi destrinchar os dados acerca desta tecnologia e sua atual aplicabilidade na área médica. O método consistiu na condução de uma revisão bibliográfica da literatura sobre as tecnologias de bioimpressão 3D na área de ciências da saúde, de acordo com os parâmetros determinados pela declaração PRISMA. Os resultados da revisão demonstraram que a tecnologia tem sido bastante inovadora e importante para o avanço de pesquisas na área médica, porém ainda apresenta alguns entraves para sua implementação na prática clínica como a nutrição tecidual, contaminação de amostra e alguns fatores de expressão dos tecidos. Assim, pode-se afirmar que o tecido bioimpresso é eficiente, uma vez que se assemelha muito bem ao tecido humano. Os estudos de toxicidade em relação a drogas, de investigação de microambiente tecidual e tumoral são de extrema relevância para futuramente gerar tratamentos personalizados e individualizados, melhorando assim a terapia de diversas doenças. Em conclusão, nossa pesquisa demonstrou que os avanços na área de impressão tridimensional permitiram que a tecnologia fosse capaz de imprimir tecidos biológicos vivos e funcionais, de extrema relevância na aplicabilidade médica.
References
OLIVEIRA NA, ROBALLO KCS, LISBOA AFS, et al. Bioprinting with stem cells and production of mini-organs. Pesq. Vet. Bras. 2017;37(9)
VAZ Guilherme. Estudo sistemático sobre o cenário da tecnologia de bioimpressão 3D. 2020, 103 f. Dissertação (Mestrado Profissional) - Universidade Estadual Paulista. Faculdade de Ciências Rarmacêuticas. Programa de Pós Graduação em Engenharia de Biomateriais e Bioprocessos. Disponível em: https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/204673/vaz_g_me_arafcf_int.pdf?sequence=3&isAllowed=y
ZHANG J, WEHRLE E, RUBERT M, MULLER R. 3D Bioprinting of Human Tissues: Biofabrication, Bioinks, and Bioreactors. Int J Mol Sci. 2021 Apr; 22(8): 3971. Available from: https://www.mdpi.com/1422-0067/22/8/3971
SOUTO RRDS, MENDES RP, NETO OJA, SILVA SFF, FLORÊNCIO MF, MESSIAS IMO and MESSIAS JB. Utilização da impressora 3D para confecção de um modelo de blastocisto. Brazilian Journal of Health Review. 2021 nov/dez, v.4, n.6, p. 28179-28185
MARICEVICH P, CAMPOLINA AC. Skull reconstruction with PMMA customized prostheses after decompressive craniectomies. Rev Bras Cirurgia Plástica. 2017; 32(1). Available from: http://www.rbcp.org.br/details/1812/pt-B
LACERDA TF, ROMANIELO AFR, GOMES SM, SOUZA JKL, CARVALHO VCS, MACHADO LCS, CHAVES ACH and MARTINS ACL. Aplicabilidade da impressora 3D na prática médica contemporânea 3D printer applicability in contemporary medical practice. Braz. J. Hea. Rev. 2020 jan./fev. v.3, n.1, p.620-625. ISSN 2595-6825
SKELDON G, LUCENDO-VILLARIN B, SHU W. Three-dimensional bioprinting of stem-cell derived tissues for human regenerative medicine. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2018 Jul 5; 373(1750): 20170224.
DAI X, Ma C, LAN Q, XU T. 2016. Células-tronco de glioma bioimpressas em 3D para modelo de tumor cerebral e aplicações de suscetibilidade a drogas. Biofabricação 8, 45005 (10.1088/1758-5090/8/4/045005)
POTYONDY T, UQUILLAS JA, TEBON PT, et al. Recent advances in 3D bioprinting of musculoskeletal tissues. Biofabrication. 2021 Mar 10; 13(2): 10.1088/1758-5090/abc8de. Available from: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1758-5090/abc8de
SHIM JH, JANG KM, HAHN SK, PARK JY, JUNG H, OH K, PARK KM, YEOM J, PARK SH, KIM SW, WANG JH, KIM K, CHO DW. Bioimpressão tridimensional de construções multicamadas contendo células estromais mesenquimais humanas para regeneração de tecido osteocondral na articulação do joelho de coelho. Biofabricação, 8 (2016) 014102.
BAGATIN JT, CAMARENA DEM, OSAKI LH, et al. Bioprinted and manual human epidermis production: A compared performance for skin irritation tests. Bioprinting. 2023 feb;29; e00251.
KIRALY L, SHAH NC, ABDULLAH O, AL-KETAN O, el al. Three-Dimensional Virtual and Printed Prototypes in Complex Congenital and Pediatric Cardiac Surgery-A Multidisciplinary Team-Learning Experience. Biomolecules. 2021 Nov 16;11(11):1703.
QUÍLEZ C, CERDEIRA E, GONZÁLEZ-RICO J, et al. Evaluation of different methodologies for primary human dermal fibroblast spheroid formation: automation through 3D bioprinting technology. Biomed Mater. 2022 Jul1;17(5).
LI L, SHI J, MA K, JIN J, WANG P, et al. Robotic in situ 3D bio-printing technology for repairing large segmental bone defects. Journal of Advenced Research. 2021 may; 30; Pages 75-84.
TRUCO D, SHARMA A, MANFERDINI C, et al. Modeling and Fabrication of Silk Fibroin-Gelatin-Based Constructs Using Extrusion-Based Three-Dimensional Bioprinting. ACS Biomater Sci Eng. 2021 Jul 12;7(7):3306-3320.
XIE F, SUN L, PANG Y, et al. Three-dimensional bio-printing of primary human hepatocellular carcinoma for personalized medicine. Biomaterials. 2021 Jan;265:120416.
ABU Awwad HAM, THIAGARAJAN L, KANCZLER JM, et al. Genetically-programmed, mesenchymal stromal cell-laden & mechanically strong 3D bioprinted scaffolds for bone repair. Journal of Controlled Release. 2020 September; 325; Pages 335-346.
MOLLICA PA, BOOTH-CREECH EN, REID JA, et al. 3D bioprinted mammary organoids and tumoroids in human mammary derived ECM hydrogels. Acta Biomater. 2019 Sep 1;95:201-213.
HUOTILAINEN E, SALMI M, LINDAHL J. Three-dimensional printed surgical templates for fresh cadaveric osteochondral allograft surgery with dimension verification by multivariate computed tomography analysis. Knee. 2019 Aug;26(4):923-932.
LIU B, LI J, LEI X, et al.3D-bioprinted functional and biomimetic hydrogel scaffolds incorporated with nanosilicates to promote bone healing in rat calvarial defect model. Materials Science and Engineering: C. 202 July; 112;110905.
ROSTAM-ALILOU AA, JAFARI H, ZOLFAGHARIAN A, SERJOUEI A, BODAGHI M. Experimentally validated vibro-acoustic modeling of 3D bio-printed grafts for potential use in human tympanic membrane regeneration. Bioprinting. 2022 mar ;25;e00186.
MAO Q, WANG Y, LI Y, el at. Fabrication of liver microtissue with liver decellularized extracellular matrix (dECM) bioink by digital light processing (DLP) bioprinting. Materials Science and Engineering: C. 2020 apr;109; 110625.
ADDARIO G, DJUDJAJ S, FARE S, BOOR P, MORONI L, MOTA C. Microfluidic bioprinting towards a renal in vitro model. Bioprinting. 2020 dec;20;e00108.
LEWICKI J, BERGMAN J, KERINS C, HERMANSON O. Optimization of 3D bioprinting of human neuroblastoma cells using sodium alginate hydrogel. Bioprinting. 2019;16;e00053.
SEAH T, WONG WL, BEH C. Vascularization strategies for bioprinting. Materialstoday: proceedings. 2022;70;pages 638-642.
WANG Y, MIRZA S, WU S, et al. 3D hydrogel breast cancer models for studying the effects of hypoxia on epithelial to mesenchymal transition. Oncotarget. 2018 Aug 14; 9(63): 32191–32203.
MAXSON EL, YOUNG MD, NOBLE C, et al. In vivo remodeling of a 3D-Bioprinted tissue engineered heart valve. Bioprinting. 2019 dec;16;e00059.
LI L, YU F, SHI J, SHEN S, TENG H, YANG J, WANG X, JIANG Q. In situ repair of bone and cartilage defects using 3D scanning and 3D printing. Sci Rep. 2017 aug; 7:9416.
TANG M, XIE Q, GIMPLE R, ZHONG Z, et al. Three-dimensional bioprinted glioblastoma microenvironments model cellular dependencies and immune interactions. Cell Res. 2020 Oct; 30(10): 833–853.
MA K, ZHAO T, YANG L, WANG P, et al. Application of robotic-assisted in situ 3D printing in cartilage regeneration with HAMA hydrogel: An in vivo study. J Adv Res. 2020 May; 23: 123–132.
LAWLOR KT, VANSLBROUCK LM, HIGGINS JW, et al. Cellular extrusion bioprinting improves kidney organoid reproducibility and conformation. Nat Mater. 2021 Feb;20(2):260-271
NEDUNCHEZIAN S, BANERJEE P, LEE C, et al. Generating adipose stem cell-laden hyaluronic acid-based scaffolds using 3D bioprinting via the double crosslinked strategy for chondrogenesis. Materials Science and Engineering: C. 2021 May;124; 112072.
TIJORE A, IRVINE SA, SARING U, MHAISALKAR P, BAIANA V, VENKATRAMAN S. Contact guidance for cardiac tissue engineering using 3D bioprinted gelatin patterned hydrogel. Biofabrication. 2018 Jan 12;10(2):025003.
IDASZEK, J., VOLPI, M., PARADISO, A., et al. Alginate-based tissue-specific bioinks for multi-material 3D-bioprinting of pancreatic islets and blood vessels: A step towards vascularized pancreas grafts. Bioprinting. 2021 dec;24;e00163.
YU, H., GONG, W., MEI, J., et al. The efficacy of a paeoniflorin-sodium alginate-gelatin skin scaffold for the treatment of diabetic wound: An in vivo study in a rat model Biomedicine & Pharmacotherapy. 2022 jul;151; 113165.
GARCÍA-LIZARRIBAR A, VILLASANTE A, LOPEZ-MARTIN JA, et al. 3D bioprinted functional skeletal muscle models have potential applications for studies of muscle wasting in cancer cachexia. Biomaterials Advances. 2023jul;150; 213426
WANG M, XU N, TANG R, LIU X. A 3D-printed scaffold-based osteosarcoma model allows to investigate tumor phenotypes and pathogenesis in an in vitro bone-mimicking niche. Materials Today Bio. 2022 jul;15;100295.
HEINRICH MA, HEINRICH L, ANKONE MJK, VERGAUWEN B, PRAKASH J. Endotoxin contamination alters macrophage-cancer cell interaction and therapeutic efficacy in pre-clinical 3D in vitro models. Biomaterials Advances. 2023 jan;144; 213220.
