Recursos da Rheolution nas Ciências da Vida

A quitosana é um polímero natural e biodegradável derivado da quitina — o material estrutural encontrado nas carapaças de crustáceos, como camarões e caranguejos. Por meio de um processo conhecido como desacetilação, a quitina é convertida em quitosana, que, em sua forma convencional, se dissolve em soluções levemente ácidas e pode formar hidrogéis em condições adequadas. Devido à sua biocompatibilidade, propriedades ajustáveis e requisitos de processamento simples, a quitosana é amplamente utilizada na administração de medicamentos, na cicatrização de feridas e na engenharia de tecidos.

Já imaginou aqueles tanques de cura de ficção científica? O princípio da flutuabilidade neutra por trás deles inspirou uma solução única para a impressão 3D com tintas macias, semelhantes a líquidos. A técnica de bioimpressão Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH) foi desenvolvida para viabilizar a impressão desses materiais complexos, ideais para aplicações em engenharia de tecidos. O segredo está em um banho de suporte habilmente projetado, capaz de sustentar as estruturas macias enquanto permite o movimento da agulha da extrusora. Com versatilidade, alta viabilidade celular e potencial para a impressão de grandes estruturas, a FRESH abre um mundo de possibilidades, aproximando-nos ainda mais da bioimpressão 3D de tecidos específicos para cada paciente com base em dados anatômicos.

A bioimpressão 4D introduz o “tempo” como a quarta dimensão, permitindo que os objetos impressos sofram alterações ao longo do tempo. Estímulos físicos, como luz, temperatura ou magnetismo, podem induzir essas transformações. O processo de bioimpressão também pode permitir a liberação direcionada de medicamentos por meio de mudanças na temperatura ou no pH. Os nano-hidrogéis podem servir como transportadores de medicamentos, direcionados por campos magnéticos, e podem ser rapidamente degradados por enzimas. Além disso, os hidrogéis podem reagir a sinais biológicos, auxiliando no tratamento de tumores ao liberar medicamentos e, posteriormente, se biodegradarem com o tempo.

Em janeiro de 2022, estudamos os hidrogéis de alginato na engenharia de tecidos e na administração de fármacos. O alginato, frequentemente utilizado como bio-tinta na bioimpressão 3D, forma hidrogéis com propriedades ajustáveis. Analisamos os efeitos da variação da concentração de CaCl₂ na reticulação do alginato, processo crucial para a impressão 3D. Devido à baixa viscosidade do alginato, os métodos de impressão incluem a pré-reticulação com CaCl₂, o uso de uma agulha coaxial para reticulação imediata ou a mistura do alginato com outros biomateriais para melhorar a imprimibilidade.

As cicatrizes, que resultam do processo de cicatrização de feridas, apresentam diferenças na viscoelasticidade em comparação com os tecidos circundantes. Enquanto as cicatrizes na pele podem afetar principalmente a estética, as cicatrizes em tecidos e órgãos internos podem comprometer sua função. Por exemplo, a formação de cicatrizes no músculo cardíaco após um infarto pode levar à diminuição da força muscular e a uma possível insuficiência cardíaca. É importante observar que o comportamento viscoelástico é inerente a todos os componentes do corpo e desempenha um papel em sua função fisiológica. Células, tecidos e órgãos apresentam respostas tanto viscosas (semelhantes às de um fluido) quanto elásticas (semelhantes às de um sólido) quando submetidos a forças mecânicas. Essa resposta viscoelástica permite a deformação sob a ação da força e o retorno gradual ao estado original assim que a força é removida.