Biofabricação

O Núcleo de Tecnologias Tridimensionais (NT3D) vem realizando pesquisas em biofabricação desde 2005.

O NT3D tem trabalhado em cooperação com universidades e centros de pesquisa nacionais e internacionais. Recebeu pesquisadores visitantes internacionais dos Estados Unidos, Rússia, Áustria, Venezuela, Noruega, Letônia, Inglaterra, Portugal, Espanha, dentre outros. Tem participado das conferências mais importantes da área. Organizou sessões especiais e minicursos em congressos. Possui publicações em periódicos internacionais indexados.

Introdução

De acordo com a nova definição atualizada em 2016 pela Sociedade Internacional de Biofabricação (ISBF), Biofabricação é “a geração automatizada de produtos biologicamente funcionais com organização estrutural a partir de células vivas, moléculas bioativas, biomateriais, agregados celulares, tais como microtecidos ou construções híbridas de materiais e células, por meio de bioimpressão ou biomontagem e processos subsequentes de maturação de tecidos” (Jürgen Groll et al 2016 Biofabrication 8 013001).

A Biofabricação consiste de três abordagens principais: (1) baseada em scaffolds, (2) baseadas em esferoides teciduais e (3) híbrida entre as duas anteriores.

1.  Os scaffolds são estruturas tridimensionais cuja principal função é dar suporte mecânico para o desenvolvimento de um novo tecido a partir do povoamento celular . Os scaffolds podem ser fabricados com diferentes materiais e processos e possuírem diferentes geometrias. O material empregado deve ser biodegradável e biocompatível, poroso e com poros interconectados e, além disto, permitir a adesão e proliferação das células.
2.  Os esferoides teciduais são estruturas tridimensionais compostas por um conjunto de células previamente selecionadas, as quais são envoltas por um polímero de proteção, normalmente um hidrogel. Os esferoides são depositados camada a camada sobre um ”papel” de um material estruturante para permitir a construção da camada seguinte.
3.  A estratégia híbrida caracteriza-se pelo uso simultâneo das duas abordagens anteriores em que os scaffolds recebem esferoides teciduais e oferecem um ambiente mecânico e/ou biológico adequado para o desenvolvimento de um novo tecido.

A biofabricação é dependente da convergência de diversas áreas da ciência e tecnologia. Engenharia, ciências biológicas, medicina, química, computação, dentre outras, são algumas delas.

As tecnologias da informação (TI) são fundamentais visto que são ferramentas para o desenvolvimento de novos conceitos, métodos e técnicas. Dispositivos podem ser mais facilmente projetados e testados computacionalmente por meio de simulações computacionais, por exemplo. Software para tratamento de imagens médicas, modelos matemáticos para a predição de comportamento físico e biológico de processos da biofabricação são alguns exemplos da aplicação de TI.

A consultoria Gartner listou a manufatura aditiva (impressão 3D) e a bioimpressão como tecnologias da informação em um relatório realizado em 2011 e regularmente vem atualizando os graus de maturidade destas tecnologias no cenário mundial.

 

Publicações

 

BioCAE: A New Strategy of Complex Biological Systems for Biofabrication of Tissues and Organs

Dernowsek, J.A.; Rezende, R.A.; Silva, J.V.L.

Journal of Tissue Science & Engineering, v. 6, p. 1, 2017.

 

The role of information technology in the future of 3D biofabrication.

Dernowsek,J.A.; Rezende, R.A.; Silva, J.V.L.

Journal of 3D Printing in Medicine, v. 1, p. 63-74, 2017.

 

Técnicas para la fabricación de Andamios Poliméricos con Aplicaciones en Ingeniería de Tejidos.
Sabino, M.A. ; Loaiza, M.; Dernowsek, J.A.; Rezende, R.A.; Silva, J.V.L.

Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, v. 37, p. 1, 2017.

 

Delivery of Human Adipose Stem Cells Spheroids into Lockyballs.

Silva, K.R.; Rezende, R.A.; Pereira, F.D.A.S.; Gruber, P.; Stuart, M.P. ; Ovsianikov, A.; Brakke, K.; Kasyanov, V.; Silva, J.V.L.; Granjeiro, J.M.; Baptista, L.S.; Mironov, V.

Plos One, v. 11, p. e0166073, 2016.

 

Burr-like, laser-made 3D microscaffolds for tissue spheroid encagement.

Danilevicius, P.; Rezende, R.A.; Pereira, F.D.A.S.; Selimis, A.; Kasyanov, V.; Noritomi, P.Y.; Silva, J.V.L.; Chatzinikolaidou, M.; Farsari, M.; Mironov, V.

Biointerphases, v. 10, p. 021011, 2015.

 

Organ Printing as an Information Technology.

Rezende, R.A.; Kasyanov, V.; Mironov, V.; Sila, J.V.L.

Procedia Engineering, v. 110, p. 151-158, 2015.

 

Scalable Biofabrication of Tissue Spheroids for Organ Printing.

Rezende, R.A.; Pereira, F.D.A.S.; Kasyanov, V.; Kemmoku,D.T.; Maia, I.; Silva, J.V.L.; Mironov, V.

Procedia CIRP, v. 5, p. 276-281, 2013.

 

Design, physical prototyping and initial characterisation of `lockyballs .

Rezende, R.A.; Pereira, F.D.A.S.; Kasyanov, V.; Ovsianikov, A.; Torgensen, J.; Gruber, P.; Stampfl, J.; Brakke, K.; Nogueira, J.A.; Mironov, V.; Silva, J..

Virtual and Physical Prototyping (Print), v. 7, p. 287-301, 2012.

 

Scalable robotic biofabrication of tissue spheroids.

Mehesz, A.N.; Brown, J.; Hajdu, Z.; Beaver, W.; Silva, J.V.L.; Visconti, R.P.; Markwald, R.R.; Mironov, V.

Biofabrication, v. 3, p. 025002, 2011.