Vasos sanguíneos feitos com gelo impresso em 3D podem melhorar órgãos cultivados em laboratório; moldes da delicada rede de vasos sanguíneos de um órgão podem ser feitos com gelo impresso em 3D, ajudando a superar as complexidades de cultivar órgãos transplantáveis em laboratório. Órgãos artificiais complexos poderiam ser criados imprimindo em 3D um molde de veias, artérias e capilares em gelo, moldando isso em material orgânico e então permitindo que o gelo derreta, resultando em uma rede delicada e oca. Isso deixa espaço para os intrincados vasos sanguíneos artificiais necessários para desenvolver órgãos internos cultivados em laboratório.
Pesquisadores têm trabalhado em órgãos artificiais há décadas para ajudar a atender à alta demanda global por transplantes de corações, rins e fígados. Mas criar as redes de vasos sanguíneos necessárias para mantê-los vivos ainda é um desafio. Técnicas existentes podem cultivar pele ou orelhas artificiais, mas qualquer tecido ou material de órgão morre se estiver a mais de 200 micrômetros de um vaso sanguíneo, diz Philip LeDuc da Universidade Carnegie Mellon na Pensilvânia. “É como o dobro da largura de um fio de cabelo; depois disso, se não houver acesso a nutrientes, as células começam a morrer”, diz ele. Portanto, órgãos internos requerem novos processos se forem para se tornar baratos e rápidos de fabricar.
LeDuc e seus colegas haviam experimentado imprimir vasos sanguíneos com cera que pode ser derretida, mas isso requer temperaturas razoavelmente altas e pode deixar resíduos. “De repente, um dia, meu aluno disse ‘por que não usamos apenas água – o material mais biologicamente compatível do mundo?’”. “E eu pensei ‘oh, é verdade’. Ainda me faz rir. É tão direto.” Eles desenvolveram uma técnica que usa impressoras 3D para criar um molde do interior dos vasos sanguíneos de um órgão em gelo. Em testes, esses foram então incorporados em um material de gelatina que endurece quando exposto à luz ultravioleta, antes do gelo derreter.
A equipe usou uma plataforma resfriada a -35°C e um bocal da impressora que dispensava centenas de gotas de água por segundo, permitindo que estruturas com tamanho tão pequeno quanto 50 micrômetros fossem impressas. O processo é conceitualmente simples, mas precisa ser ajustado perfeitamente – dispensar gotas muito rápido e elas não congelam rápido o suficiente e falham em criar a forma desejada, mas imprimi-las muito devagar e elas apenas formam aglomerados. O sistema também é afetado pelo clima e pela umidade, então os pesquisadores estão investigando o uso de inteligência artificial para manter a impressora ajustada às condições variáveis.
Eles também usaram uma versão de água na qual todo o hidrogênio é substituído por deutério, um isótopo estável do elemento. Esta chamada água pesada tem um ponto de congelamento mais alto e ajuda a criar uma estrutura suave evitando cristalização indesejada. Testes mostraram que será seguro ao criar órgãos artificiais, pois o deutério não é radioativo, ao contrário de alguns isótopos.