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.
- 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.
- 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.
- 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.