Elaboração e validação de bioimpressora 3D de extrusão coaxial

A engenharia de tecidos possui aplicação em diversos campos de estudo, como curativos, enxertos e próteses. As diferentes técnicas de produção destes produtos estão correlacionadas com as particularidades de cada material e o processo mais adequado para obtê-los, sendo a bioimpressão 3D uma grande inovação aos sistemas pela estabilização de sistemas tridimensionais a partir de hidrogéis e sistemas reológicos complexos. A partir de técnicas de manufatura aditiva desenvolvidas em áreas mais tradicionais, mecanismos de biomanufatura aditiva surgiram com foco em adaptar técnicas existentes para estruturas biológicas ou de uso biológico. Dentre tais técnicas, destaca-se a bioimpressão 3D por extrusão, emulando sistemas de impressão 3D tradicional (FDM – Fused deposition modeling) para produzir scaffolds, curativos e organs-on-a-chip por meio da extrusão de fios de hidrogéis com viscosidade adequada para bioimpressão, em geral com alto custo de matéria-prima. A dificuldade de obtenção de hidrogéis com características reológicas adequadas para bioimpressão trouxe a necessidade de adaptações ao sistema tradicional, como a bioimpressão 3D por extrusão para que hidrogéis mais simples e de menor custo sejam utilizados nesta técnica. Assim, este trabalho estudou a adaptação de uma bioimpressora 3D de baixo custo para um sistema de bioimpressão coaxial a partir de peças projetadas e fabricadas por impressão 3D FDM tradicional. Paralelamente estudou-se o comportamento reológico do Poloxâmero 407, considerado um hidrogel “padrão ouro” na bioimpressão e de um hidrogel de baixo custo à base de alginato de sódio, cujo comportamento reológico é insuficiente para o uso em uma bioimpressora convencional. Os hidrogéis de alginato de sódio e Poloxâmero 407 estudados apresentaram características reológicas distintas, com diferenças de viscosidade sob 7 ordens de grandeza. A bioimpressora projetada apresentou resultados promissores para a produção de hidrogéis em funcionamento para bioimpressão 3D para hidrogéis de baixa viscosidade, otimizando o funcionamento dos sistemas.