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Ovários impressos em 3D produzem filhotes de ratos saudáveis

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Fonte

Universidade Northwestern

Data

domingo, 21 maio 2017 19:45

Áreas

Ginecologia. Biomateriais. Engenharia Biomédica. Impressão 3D. Saúde da Mulher.

O universo de órgãos impressos em 3D agora inclui estruturas de ovário implantadas que, de acordo com seu design, ovulam de fato, como mostra um estudo das Faculdades de Medicina e Engenharia da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos.

Ao remover o ovário de um rato fêmea e substituí-lo por um ovário bioprotético, o animal foi capaz não só de ovular, mas também dar à luz filhotes saudáveis. A mãe foi capaz de cuidar de seus filhotes.

Os ovários bioprotéticos são construídos de estruturas (scafolds) impressos em 3D que alojam óvulos imaturos, e têm sido bem sucedidos no aumento da produção de hormônios e restauração da fertilidade em ratos, que foi o objetivo final da pesquisa.

“Esta pesquisa mostra que esses ovários bioprotéticos têm função duradoura “, disse a Dra. Teresa K. Woodruff, cientista e diretora do Instituto de Pesquisa em Saúde Feminina da Faculdade de Medicina de Northwestern. “Usando a bioengenharia, em vez de transplantar de um cadáver, pode-se criar estruturas de órgãos que funcionam e restaurar a saúde desse tecido para um ser vivo: é o santo graal da bioengenharia para a medicina regenerativa“.

O artigo foi publicado no último dia 16 de maio na revista científica Nature Communications.

Porque a solução é diferente de outras estruturas impressas em 3-D

O que diferencia esta pesquisa dos estudos de outros laboratórios é a arquitetura do scaffold e do material, ou “tinta”, que os cientistas estão usando, disse a Dra. Ramille Shah, professora assistente de ciência dos materiais na Faculdade de Engenharia e também de cirurgia na Faculdade de Medicina de Northwestern.

Esse material é um hidrogel biológico feito a partir de um tipo de colágeno é seguro para usar em seres humanos. Os cientistas sabiam que qualquer estrutura que eles criassem precisava ser feitas de materiais orgânicos que fossem rígidos o suficiente para serem manipulados durante a cirurgia e porosos o suficiente para interagir naturalmente com os tecidos do corpo do rato.

“A maioria dos hidrogéis são muito moles, uma vez que são compostos principalmente de água, e muitas vezes colapsam sobre si mesmos”, disse a Dra. Ramille. “Mas encontramos uma temperatura que permite que ele seja auto-sustentável, que não colapse e possa permitir a construção de várias camadas. Ninguém mais conseguiu imprimir esse hidrogel com geometria tão bem definida e auto-suportada “.

Essa geometria se liga diretamente ao fato de os folículos ovarianos, células organizadas de apoio à produção de hormônios em torno de um óvulo imaturo, sobreviverem no ovário, o que foi um dos maiores achados no estudo.

“Este é o primeiro estudo que demonstra que a arquitetura do scaffold faz a diferença na sobrevivência do folículo,” disse a Dra. Ramille. “Não seríamos capazes de fazer isso se não usássemos uma plataforma de impressoras 3D”.

Como isso afeta os seres humanos?

O único objetivo dos cientistas ao desenvolver os ovários artificiais era ajudar a restaurar a fertilidade e a produção de hormônios nas mulheres que sofreram tratamentos de câncer ou aquelas que sobreviveram de câncer na infância e têm agora maiores riscos de infertilidade e de problemas relacionados ao desenvolvimento de hormônios.

“O que acontece com alguns de nossos pacientes com câncer é que seus ovários não funcionam em um nível suficiente e elas precisam usar terapias de reposição hormonal para desencadear a puberdade“, disse a Dra. Monica Laronda, co-autora desta pesquisa. “O objetivo desta estrutura é recapitular como um ovário funcionaria. Estamos pensando em cada estágio do desenvolvimento, desde a puberdade até a menopausa.”

Além disso, a criação bem-sucedida de implantes impressos em 3D para substituir um tecido mole complexo pode afetar significativamente o trabalho futuro na medicina regenerativa de tecidos moles.

Tecnicamente, como funciona a impressão 3D biológica?

“A impressão 3D é feita com o depósito de filamentos”, explica a Dra. Alexandra Rutz, engenheira biomédica e atualmente desenvolvendo pós-doutorado na École Des Mines de Saint-Étienne em Gardanne, na França. “Você pode controlar a distância entre esses filamentos, bem como o ângulo de avanço entre camadas, e que nos daria diferentes tamanhos e geometrias de poros”.

No laboratório da universidade, os pesquisadores chamam essas estruturas impressas em 3D de “scaffolds”, e os comparam aos andaimes que temporariamente cercam um prédio enquanto são submetidos a reparos.

“Cada órgão tem um esqueleto”, disse a Dra. Teresa Woodruff. “Aprendemos como é o esqueleto do ovário e o usamos como modelo para o implante de ovário bioprotético”.

Em um edifício, o andaime suporta os materiais necessários para reparar o edifício até que eventualmente seja removido. O que resta é uma estrutura capaz de se manter em pé. Do mesmo modo, o “andaime” ou “esqueleto” impresso em 3D é implantado numa fêmea e os seus poros podem ser utilizados para otimizar a forma como os folículos, ou ovos imaturos, se encaixam no interior do andaime. O andaime apoia a sobrevivência das células de ovo imaturo do rato e as células que produzem hormônios para aumentar a sua produção. A estrutura aberta também permite espaço para as células amadurecerem e ovularem, bem como para a formação de vasos sanguíneos dentro do implante, permitindo que os hormônios circulem dentro da corrente sanguínea do rato e possam desencadear a lactação após o parto.

A colaboração de mulheres cientistas das Faculdades de Engenharia e Medicina da Universidade Northwestern durante a pesquisa foi “muito proveitosa”, disse a Dra. Ramille Shah, acrescentando que foi muito motivador fazer parte de uma equipe feminina que faz pesquisas para encontrar soluções para problemas de saúde femininos.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Assista ao vídeo de apresentação da pesquisa (em inglês, mas é possível ativar legendas em português):

 

Fonte: Kristin Samuelson, Universidade Northwestern. Imagem: Reprodução.

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