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27 de novembro de 2020

Bio-impressão 3D para o estudo do aneurisma cerebral

Por: Prof. Roberto N. Onody*

Um aneurisma cerebral é uma dilatação anormal da parede de uma artéria no cérebro que, ao romper-se, provoca hemorragia que pode resultar num acidente vascular cerebral (AVC). No AVC há perda de circulação e oxigenação do cérebro que, se não socorrido prontamente, pode levar ao óbito.

O modelo de aneurisma bio-impresso. Em verde, as células endoteliais, em vermelho o coágulo. (Crédito: Jang et al. 1)

Os aneurismas podem ser congênitos ou formados por traumas, infecções e hipertensão arterial. Acredita-se que 1 em cada 15 pessoas desenvolva um aneurisma ao longo de sua vida. Após a ruptura do aneurisma cerebral, há cerca de 25% de probabilidade de morrer em 24 horas, 25% de vir a falecer em 3 meses e 25% de deixar uma sequela permanente. O socorro médico, em geral, consiste em dois tratamentos: clipagem do aneurisma com microcirurgia intracraniana e endovascular, com a embolização ou oclusão do aneurisma com stents ou espirais de platina. Após a inserção da mola de platina no saco formado pelo aneurisma, forma-se um trombo que estanca a hemorragia. O tratamento endovascular tem sido o preferido pelos médicos nos últimos anos, pois é menos invasivo, mais barato e o paciente permanece menos tempo hospitalizado. Dessa maneira, a pesquisa recente tem sido direcionada para desenvolver novos dispositivos e novos materiais para a técnica endovascular. Certamente, uma avaliação in vitro da performance de coagulação desses dispositivos e de previsão antecipada dos seus efeitos, antes de implantá-los no paciente, é muito importante.

Com esse objetivo, cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore1 (EUA) utilizaram hidrogel de fibrina-gelatina para imprimir, em 3D, uma estrutura na forma de um aneurisma. O material utilizado – hidrogel de fibrina-gelatina, foi escolhido por dois motivos: ter a mesma rigidez mecânica dos tecidos cerebrais e por ser transparente, permitindo visualizar e medir a variação do fluxo do plasma nos vasos bio-impressos. Isso tornou possível a equipe comparar seus resultados experimentais com aqueles computacionais, baseados em modelos 3D de dinâmica dos fluidos.

Esses vasos bio-impressos tiveram suas paredes internas revestidas com células endoteliais microvasculares do cérebro humano. Em seguida, eles injetaram plasma sanguíneo de bovinos nos vasos. Controlando a velocidade do plasma, eles provocaram hemorragia no saco do aneurisma (pré-fabricado na junção de três vasos, veja figura). Iniciaram então, o tratamento médico propriamente dito. Conduziram, através de um micro cateter, uma espiral de platina até o aneurisma.  Em pouco tempo, eles observaram a formação de um coágulo em torno da mola de platina!

Portanto, essa técnica abre espaço para se estudar novos materiais bio-compatíveis, a eficiência de dispositivos de embolização, fornece informações hemodinâmicas e permite determinar o tempo de cura do tratamento utilizado 2.

1 Lindy K Jang , Javier A Alvarado , Marianna Pepona , Elisa M Wasson , Landon D Nash , Jason M Ortega , Amanda Randles, Duncan J Maitland , Monica L Moya and William F Hynes, Biofabrication 13 (2021) 015006

2 https://www.sciencealert.com/scientists-have-3d-printed-a-living-brain-aneurysm-out-of-human-cells

*Físico, Professor Sênior do IFSC – USP

(Agradecimento: Sr. Rui Sintra da Assessoria de Comunicação)

Figura: Bio-impressão 3D para o estudo do aneurisma cerebral

Assessoria de Comunicação – IFSC/USP

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Instituto de Física de São Carlos - IFSC Universidade de São Paulo - USP
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