Os cientistas que usam a impressão 3D desenvolveram ovários funcionais, com os quais um rato estéril foi capaz de dar à luz ratos saudáveis. As biopróteses ovarianas consistem em um esqueleto poroso de tinta de gelatina que é preenchida com folículos - pequenos sacos contendo líquidos que contêm óvulos imaturos. Com a ajuda deles, foi possível aumentar a produção de hormônios e restaurar a fertilidade em camundongos, que era o objetivo final do estudo.
Em testes em ratos nos quais um ovário foi removido cirurgicamente, os cientistas descobriram que os implantes se conectavam ao sistema circulatório por uma semana e continuavam a liberar os ovos naturalmente através dos poros incorporados nas estruturas de gelatina. Dos sete ratos que acasalaram após a instalação da bioprótese, três deram à luz ratos saudáveis. Posteriormente, eles foram capazes de comer o leite da mãe e obter ninhadas saudáveis.
Como esse trabalho difere de outras estruturas de impressão tridimensionais? Antes de tudo, esse é o quadro da prótese e o material a partir do qual ela foi criada. É gelatina, um hidrogel biológico feito de colágeno quebrado que é seguro para uso humano.
Existem várias condições sob as quais você pode criar uma bioprótese bem-sucedida que não será rejeitada por um organismo vivo. Ela deve ser feita de materiais orgânicos, que seriam suficientemente rígidos para que a bioprótese possa ser implantada com sucesso, mas ao mesmo tempo porosa o suficiente para interagir naturalmente com os tecidos do corpo do mouse.
A maioria dos hidrogéis é muito fraca, pois consiste principalmente em água e geralmente se decompõe por conta própria. Mas os pesquisadores calcularam experimentalmente a temperatura da gelatina, na qual ela não entra em colapso e é capaz de formar várias camadas.
A impressão tridimensional foi realizada aplicando fibras. Assim, é possível controlar a distância entre as fibras, bem como o ângulo de avanço entre as camadas, o que permite projetar uma prótese de diferentes tamanhos e formas. No laboratório, os pesquisadores chamam essas estruturas impressas tridimensionais de "andaimes" e as comparam com o andaime que circunda o edifício durante a renovação.
Grelhas de bioprótese ovariana foram impressas a partir de placas de gelatina. O tamanho e a posição dos orifícios nas estruturas foram cuidadosamente controlados, de modo que dezenas de folículos pudessem ser mantidos e vasos sanguíneos conectados aos implantes. Ovos maduros foram então liberados dos implantes, como ocorre com a ovulação normal.
Essa geometria ovariana organiza direta ou indiretamente o suporte hormonal dos óvulos imaturos que os rodeiam. Este é o primeiro estudo a demonstrar que a arquitetura protética afeta a sobrevivência folicular. Segundo os pesquisadores, isso não poderia ter sido alcançado sem o uso da impressão tridimensional.
Uma gaiola impressa tridimensional é implantada com um mouse e seus poros podem ser usados para otimizar o processo de "encaixar" folículos ou ovos imaturos na gaiola. A prótese ajuda a sobreviver os óvulos e células imaturos que produzem hormônios. A estrutura aberta também permite que as células amadureçam, ovulem e formem vasos sanguíneos no interior do implante, para que os hormônios circulem dentro do sistema circulatório do mouse e desencadeiem a lactação após o nascimento.
"Cada órgão tem um" esqueleto ". Aprendemos como era o "esqueleto" do ovário e o usamos como modelo para implantar biopróteses ovarianas ", disse Teresa Woodruff, professora de obstetrícia e ginecologia.
Obviamente, a impressão de biopróteses para ratos não é a fase final do estudo. A bioprótese ovariana deve ajudar a restaurar a fertilidade e a produção de hormônios em mulheres jovens cujo sistema reprodutivo foi danificado pelo tratamento do câncer. Freqüentemente, nessas mulheres, os ovários deixam de funcionar adequadamente e os pacientes necessitam de terapia regular de reposição hormonal.
A quimioterapia e as altas doses de radiação usadas para tratar o câncer podem destruir parte ou todos os óvulos das mulheres, colocando-as em risco de infertilidade e menopausa precoce. E enquanto os médicos fizeram algum progresso na restauração da fertilidade com tecido ovariano congelado, uma bioprótese pode potencialmente ajudar aqueles para quem o transplante não é adequado, ou seja, meninas e meninas muito jovens.
Co-autor do estudo, Monica Laronda (Monica Laronda) observou que uma bioprótese ovariana pode ajudar pacientes com câncer cujos ovários estão tão danificados que é necessária terapia hormonal para iniciar a puberdade.
Os cientistas já haviam criado ovários artificiais para ratos, mas este é o primeiro trabalho que usa a tecnologia de impressão 3D. No entanto, ainda não está claro se essa abordagem será tão eficaz para os seres humanos quanto para os ratos: os folículos em seres humanos são muito maiores e crescem rapidamente até serem visíveis a olho nu.
Outras experiências com animais realizadas há quase dez anos sugeriram que mulheres que tiveram um transplante de ovário em uma idade posterior experimentam não apenas a recuperação da fertilidade, mas também outros efeitos benéficos. Em 2010, cientistas da Clínica Feminina Kato
descobriram que, após o transplante de ovário, as camundongas vivem mais e, em humanos, esse procedimento incentiva mulheres maduras, geralmente inativas, a procurar sua alma gêmea e ter filhos. Os pesquisadores reconheceram que muito mais trabalho precisa ser feito para avaliar o impacto nas mulheres.
Os avanços da impressão tridimensional já transformaram algumas áreas da medicina, permitindo que os médicos produzam peças que podem ser implantadas diretamente nos pacientes. Em 2016, cirurgiões sul-coreanos imprimiram um osso do calcanhar de titânio para uma pessoa que teve um tumor removido.
Enquanto isso, pesquisadores da Carolina do Norte
anunciaram que haviam produzido orelhas, mandíbulas e músculos esqueléticos usando estruturas impressas tridimensionais cheias de células vivas. Outros grupos de cientistas
imprimiram redes vasculares que serão vitais para a criação de grandes órgãos sintéticos em laboratório.
doi:
10.1038 / ncomms15261