Podem passar décadas até que os órgãos humanos possam ser impressos e transplantados com sucesso usando tecnologia 3D. Os investigadores no Missouri S&T estão um passo mais perto de fazer exactamente isso.

“Criámos um novo tipo de nanomaterial que pode ser usado para impressão 3D”, diz o Dr. Anthony Convertine, o Roberta e G. Robert Couch Assistant Professor de Ciência e Engenharia de Materiais na S&T. “Este novo nanomaterial é sintetizado directamente em água sem a necessidade de solventes orgânicos tóxicos”.

A tecnologia da Convertine foi concebida para tornar a impressão 3D mais rápida, fácil e mais precisa. Ele diz que os métodos actuais são caros e só podem permitir que pequenas quantidades de tecido sejam impressas.

“Este processo deve abrir um mundo de possibilidades, e o Missouri S&T continuará a ser um líder na arena da engenharia biomédica”, diz ele. “Estes novos materiais solidificam-se rapidamente quando expostos à luz, tornando-os ideais para células de impressão 3D contendo bioinks”, diz ele. “Este processo é muito mais rápido e simples do que as formulações de bioink existentes e também mais amigo do ambiente”.

Convertine diz que a criação deste método é um passo importante para eventualmente imprimir grandes amostras de tecido que poderiam ser usadas para múltiplos fins.

“O nosso interesse é os andaimes de impressão 3D para a engenharia de tecidos”, diz ele. “Estes são tecidos complexos que serão capazes de crescer graças ao nosso melhor e mais preciso processo para fazer este trabalho”.

Com o processo da Convertine, os tecidos serão impressos em planos separados, e os capilares serão também incluídos. Depois, os tecidos desenvolvidos, chamados pixels de tecido, podem ser reunidos em amostras cada vez maiores.

Alguns dos usos mais imediatos para este desenvolvimento incluem a cura de feridas e a criação de novos tecidos vascularizados para pacientes traumatizados.

Outras possibilidades desta tecnologia incluem tudo, desde a utilização de nanopartículas impressas para administrar quimioterapia a pacientes com cancro numa abordagem mais direccionada para tratar pacientes com lesões cerebrais traumáticas ao ter nanopartículas que contenham qualquer dano cerebral na sua área inicial e não se espalhem.

Convertine e a sua equipa partilharam recentemente o seu trabalho na revista Polymer Chemistry num artigo intitulado “One pot synthesis of thiol-functional nanoparticles” (Uma síntese de nanopartículas funcionais de tiol). O artigo foi apresentado na capa da edição de Março de 2023 da revista com um gráfico Convertine fornecido.

Ele diz que isto demonstra como os editores e revisores da revista viram o valor e as potenciais implicações da sua pesquisa.

“Esta é uma honra que significa muito para mim”, diz ele. “Este é um dos meus periódicos favoritos. Líderes que eu respeito neste campo fazem regularmente parte dele”.

Convertine diz que o seu trabalho se destaca porque as nanopartículas são criadas na água, não necessitam de outros solventes e não criam outros subprodutos. Além disso, a equipa de investigação descobriu que a utilização do tiol como reagente permite que os materiais impressos endureçam muito mais rapidamente. O oxigénio normalmente abrandaria este processo, mas o tiol pode ajudar a neutralizá-lo.

As nanopartículas Convertine também são únicas porque têm características tanto de vidro como de materiais poliméricos.

“Ao longo dos anos tenho conduzido pesquisas relacionadas tanto com vidro como com polímeros, e vi o potencial para algum crossover”, diz ele. “Fomos capazes de fazer a ponte entre estes dois tipos complexos de materiais de uma forma simples mas impactante”. O núcleo do material é semelhante ao vidro, enquanto a corona das partículas é feita de polímeros”.

Os investigadores do Missouri S&amp há muito que têm sido bem considerados pelas suas pesquisas usando materiais de vidro para tratar condições médicas. O trabalho do Dr. Delbert Day com microesferas de vidro radioactivas para tratar o cancro é mundialmente reconhecido, e o Dr. Richard Brow ajudou a moldar a forma como o vidro desenvolvido para aplicações biomédicas também é pesquisado. Convertine diz que este trabalho realizado na S&T estava em sua mente ao considerar esta nova abordagem, e ele espera ansiosamente ver como a sua pesquisa irá impactar o avanço do campo.

A trabalhar com a Convertine no projecto estavam Aaron Priester e Jimmy Yeng, ambos estudantes de doutoramento em engenharia das ciências dos materiais, e Krista Hilmas, uma recente licenciada em engenharia cerâmica.

Saiba mais sobre o Missouri S&T em mst.edu.