Uma equipe de pesquisa da Pusan National University, liderada pelo Professor Byoung Soo Kim e em colaboração com o Professor Dong-Woo Cho da Pohang University of Science and Technology (POSTECH), desenvolveu um inovador modelo in vitro de vasos sanguíneos cerebrais estenosados, bioimpressos em 3D. Este modelo revoluciona a pesquisa de doenças cerebrovasculares, como aterosclerose e AVC, ao replicar as complexas condições de fluxo patológico em laboratório. O estudo foi publicado online em 24 de junho de 2025 no periódico Advanced Functional Materials.
Desafios na Pesquisa de Doenças Cerebrovasculares
Doenças cerebrovasculares, incluindo aterosclerose e AVC, estão entre os principais problemas de saúde em todo o mundo. Uma característica central dessas doenças é a estenose vascular – o estreitamento dos vasos sanguíneos – que perturba o fluxo sanguíneo normal e induz inflamação crônica nas paredes dos vasos. As células endoteliais, que revestem os vasos sanguíneos, respondem às condições de fluxo perturbadas expressando moléculas pró-inflamatórias. No entanto, a investigação desse fenômeno in vivo é desafiadora devido à complexidade dos sistemas vivos. Modelos in vitro convencionais muitas vezes não conseguem replicar adequadamente a complexidade estrutural, mecânica e biológica dos vasos sanguíneos cerebrais humanos, destacando a necessidade de modelos fisiologicamente relevantes.
Inovação por Meio de Bioimpressão 3D
A equipe de pesquisa utilizou uma nova técnica de bioimpressão coaxial para criar canais vasculares perfundíveis com estreitamento luminal controlado. "Nosso bio-tinta, composto por uma mistura de matriz extracelular descelularizada da aorta de porco, colágeno e alginato, fornece estabilidade mecânica e sinais biológicos para suportar as células endoteliais", explica o Prof. Kim. Os vasos bioimpressos foram povoados com células endoteliais humanas, incluindo aquelas de veias umbilicais e microvasos cerebrais, e submetidos a condições de fluxo simulando vasos sanguíneos normais e estenosados.
O modelo replicou com sucesso as condições de fluxo sanguíneo in vivo e as geometrias de vasos estenóticos. Simulações de dinâmica de fluidos e experimentos com partículas traçadoras confirmaram que as regiões estenóticas geram padrões de fluxo perturbados, típicos de vasos ateroscleróticos. Os vasos endotelizados mostraram cobertura contínua, expressaram proteínas importantes de junção celular como CD31, VE-caderina e ZO-1, e apresentaram função de barreira seletiva. Notavelmente, as condições de fluxo perturbadas levaram a uma regulação positiva significativa de marcadores inflamatórios, enquanto os vasos mantiveram características de uma barreira endotelial madura.
Significado e Perspectivas Futuras
“Esta tecnologia de bioimpressão 3D representa um avanço significativo na modelagem de doenças cerebrovasculares”, enfatiza o Prof. Kim. O modelo permite a replicação de vasos anatomicamente precisos com dinâmica de fluidos realista, oferecendo uma plataforma para estudar a inflamação endotelial induzida por fluxo. É compatível com vários tipos de células endoteliais e tem o potencial de revolucionar a pesquisa em medicina personalizada e testes de drogas, reduzindo a dependência de testes em animais.
Melhorias futuras podem incluir a integração da matriz extracelular específica do cérebro, cocultura de células de suporte vascular e o uso de células específicas do paciente para aumentar ainda mais a precisão fisiológica. A combinação com plataformas de órgão-em-um-chip e análise baseada em IA pode permitir o monitoramento em tempo real das respostas endoteliais a terapias.
Conclusão
O estudo apresenta uma plataforma robusta para engenharia de tecidos cerebrovasculares, com potencial para transformar a pesquisa e o tratamento de doenças como AVC e aterosclerose. Com o avanço das tecnologias de bioimpressão, tais modelos podem acelerar o desenvolvimento terapêutico e intervenções personalizadas.
Referência:
Título: “Impressão 3D Coaxial Embutida de Vasos Cerebrais Estenóticos com Bio-tinta de Matriz Extracelular Mecanicamente Aprimorada para Investigar Respostas Endoteliais Induzidas por Força Hemodinâmica“
Revista: Advanced Functional Materials
DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.202504276
Sobre a Pusan National University:
Website: https://www.pusan.ac.kr/eng/Main.do
Fonte: Pusan National University
