Visão geral da Engenharia de Tecidos

A Engenharia de Tecidos é um campo de medicina regenerativa que usa células, biomateriais e moléculas biologicamente ativas para criar, reparar ou substituir tecidos. O tecido natural consiste em um componente estrutural, a matriz extracelular, ou ECM, e as células específicas do tecido que o habitam. O tecido projetado visa se assemelhar ao tecido natural o mais próximo possível, utilizando componentes estruturais naturais ou projetados e células específicas do tecido. Este vídeo introduzirá o campo da engenharia tecidual, demonstrará algumas técnicas e desafios comuns no campo e introduzirá algumas aplicações dessa tecnologia.

Primeiro, vamos dar uma olhada nos componentes típicos do tecido projetado. O tecido é formado pela primeira vez criando um andaime usando um bioma material. O andaime de tecido destina-se a fornecer estrutura e imitar o ECM natural. O andaime de tecido pode tomar muitas morfologias diferentes, como um tapete de fibra, ou um hidrogel, dependendo do tipo de tecido desejado. De qualquer forma, o bioma material utilizado deve promover a adesão celular e a interação celular desejável. Alternativamente, um andaime descelularizado de um órgão doador também pode ser usado para fornecer estrutura ao novo tecido. O próximo componente são as células. Todos os tecidos utilizam células vivas, que definem o tipo de tecido. Por exemplo, fibroblastos são usados para fazer pele, e condrócitos são usados para fazer cartilagem. As células usadas no tecido projetado podem vir de várias fontes. As células primárias são extraídas do tecido nativo, o que requer que o tecido nativo seja picado e digerido com uma enzima para liberar as células. Alternativamente, podem ser usadas células secundárias, que estão disponíveis em um banco de celular. No entanto, essas células não são específicas do paciente e podem causar rejeição. Finalmente, as células-tronco também podem ser usadas, que são células indiferenciadas que são capazes de dar origem a diferentes formas de células especializadas, ou se replicarem. Para criar o tecido, as células selecionadas são semeadas no andaime tecidual, juntamente com fatores de crescimento necessários para incentivar a formação de tecidos. Os andaimes semeados são então permitidos a crescer em uma cultura estática. Alternativamente, reatores especializados de cultura tecidual podem ser usados para semear e cultivar o tecido projetado.

Agora que os componentes do tecido projetado foram introduzidos, vamos dar uma olhada em alguns métodos comuns usados no campo. A fabricação do andaime tecidual pode ser o fator mais crítico na determinação das propriedades mecânicas do tecido. Uma morfologia popular do andaime é o andaime eletrospun, que é esteira de fibras de microescamas. O eletropinning é feito aplicando uma tensão entre uma placa de coleta e a ponta de uma seringa contendo o biomamaterial. Isso cria microfibras, que são permitidas a coleta até que o tapete atinja os requisitos necessários para o andaime. Deve ter microporos interligados para permitir que células e nutrientes migrem; área de superfície adequada para promover a adesão celular; e propriedades mecânicas que combinam com tecido nativo. Em seguida, uma técnica chave usada para cultivar tecido é um reator de cultura tecidual. Andaimes de tecido são frequentemente semeados com células através de técnicas de gotícula ou submersão, e permitidos a crescer em cultura estagnada. No entanto, o tecido natural, como os vasos sanguíneos, crescem sob estimulação mecânica. Os reatores de cultura tecidual visam imitar condições fisiológicas, como o fluxo pulsante nas artérias, a fim de influenciar o comportamento e o crescimento das células endoteliais e musculares na artéria.

Há muitos desafios enfrentados neste campo, no entanto. A principal limitação do tecido in vitro projetado é a falta de sistemas de vasos sanguíneos. Os tecidos naturais possuem vascularização, que fornece nutrientes e remove resíduos. No entanto, o tecido projetado depende fortemente da difusão, que limita o fornecimento de nutrientes e o tamanho do tecido. Uma estratégia para a vascularização é focada no uso de andaimes sintéticos com vasculatura incorporada, o que poderia auxiliar na entrega de nutrientes ao tecido. Embora os benefícios do tecido projetado sejam de longo alcance, é difícil produzir tecido em uma escala grande o suficiente para uso clínico. Para implantação, as células devem primeiro ser colhidas do paciente e depois expandidas e cultivadas em um andaime. Isso exigiria sistemas de cultura celular separados para cada paciente. Além do tempo significativo necessário para essas etapas, os desafios regulatórios e os altos custos dificultam a implementação ampla neste momento.

Agora que você já viu alguns dos métodos atuais e desafios da engenharia de tecidos, vamos dar uma olhada em algumas aplicações da tecnologia. A engenharia de tecidos pode ser usada em cicatrização crônica de feridas ou queimaduras. Um método é usar um andaime de tecido contendo fatores de crescimento, mas sem células. A matriz descelularizada promove a migração das células e incentiva o crescimento do tecido. Alternativamente, para feridas profundas, uma matriz contendo células pode ser usada, que se integra ao tecido do hospedeiro. Eventualmente, os pesquisadores pretendem ser capazes de substituir totalmente os órgãos danificados. Atualmente, isso é abordado utilizando a cultura dos órgãos. Primeiro, o órgão doador, como um pulmão neste caso, é descelularizado e sua estrutura nativa mantida, em seguida, o pulmão é recelularizado com células do paciente. Isso limitaria a rejeição e a necessidade de um doador compatível.

Você acabou de ver a visão geral do Jove sobre engenharia de tecidos. Agora você deve estar familiarizado com alguns conceitos e métodos básicos no campo, bem como alguns dos principais desafios e aplicações. Obrigado por assistir.