Impressão 3D de partes do corpo.

Um dispositivo do tamanho de uma máquina de café zumbe em silêncio. Dentro da engenhoca, encontra-se uma quantia de uma opaca gosma estéril. Seu braço robótico se move rapidamente: paira, abaixa e, em seguida reposiciona um par de seringas em seis placas de Petri. Em suma, com rajadas de fogo rápido, expulsa a pasta leitosa. Logo, três hexágonos pequenos formam-se em cada prato. Depois de alguns minutos, os hexágonos crescem para estruturas alveolares do tamanho de unhas.

Esses favos são fígados humanos, diz Sharon Presnell, diretora da Organovo (companhia de San Diego, EUA, que já produz tecidos humanos em pequena escala). As pequenas obras-primas da engenharia biomédica são quase idênticas às amostras de tecido a partir de fígados humanos reais, e são construídas a partir de células humanas reais. Mas em vez de cultivá-las, os cientistas a imprimem, da mesma forma que você faria com um documento. 

Em duas décadas, a impressão 3D tem crescido a partir de um processo de fabricação de nicho para uma indústria de 2,7 bilhões de dólares, responsável pela fabricação de todos os tipos de coisas: brinquedos, relógios, peças de avião, alimentos. Agora, os cientistas trabalham para aplicar a tecnologia de impressão 3D ao campo da medicina, acelerando uma alteração igualmente dramática. Mas é muito diferente e muito mais fácil imprimir plástico, metal ou chocolate do que imprimir em células vivas.

“Tem sido um trabalho árduo em alguns aspectos, mas estamos em um ponto de inflexão”, diz Dean Kamen, fundador da DEKA Research & Development, que detém mais de 440 patentes, muitas delas para dispositivos médicos. Em laboratórios de todo o mundo, bioengenheiros começaram a imprimir protótipos de partes do corpo: válvulas cardíacas, orelhas, osso artificial, articulações, meniscos, tubos vasculares e enxertos de pele. “Se você tem um compasso e uma régua, tudo o que você pode desenhar é uma caixa ou um círculo”, diz Kamen. “Quando você obtém melhores ferramentas, você começa a pensar de formas diferentes. Temos agora a possibilidade de experimentar em um nível que não podíamos antes.”

De 2008 a 2011, o número de artigos científicos que fazem referência à bioimpressão quase triplicou. Investimentos na área dispararam também. Desde 2007, o Instituto Nacional de Saúde dos EUA concedeu 600.000 dólares em doações para projetos com bioimpressão. No ano passado, Organovo arrecadou 24,7 milhões de dólares em patrimônio líquido.

Três fatores estão levando a essa tendência: as impressoras mais sofisticadas, os avanços na medicina regenerativa, e softwares CAD refinados. Para imprimir o tecido hepático na Organovo, Vivian Gorgen, uma engenheira de sistemas de 25 anos, simplesmente tem que clicar em “executar programa” com o mouse.

Tecido do fígado em forma de favo de mel tem um longo caminho até um órgão totalmente funcional, mas é um passo concreto nessa direção. “Chegar a um todo órgão para ser implantado poderia acontecer em meu tempo de vida”, diz Presnell. “Eu mal posso esperar para ver o que pessoas como Vivian irão fazer. O potencial é simplesmente assustador”.

Surpreendentemente, as primeiras bio-impressoras não eram caras ou fantasiosas. Pareciam impressoras desktop baratas porque, na verdade, é o que eram. Em 2000, o bioengenheiro Thomas Boland, autodescrito “avô de bioimpressão”, observou uma velha impressora Lexmark em seu laboratório na Universidade de Clemson, EUA. Cientistas já tinham modificado impressoras de jato de tinta para imprimir fragmentos de DNA, a fim de estudar expressão genética. Se uma jato de tinta podia imprimir genes, Boland pensou, talvez o mesmo hardware poderia imprimir outros biomateriais. Afinal de contas, as menores células humanas são de 10 micrômetros, aproximadamente a dimensão de gotas de tinta padrão.

Em 2000, Boland e sua equipe tinham reconfigurado uma Hewlett-Packard DeskJet 550C para impressão de uma bactéria E. coli. Em seguida, passaram para células de mamíferos maiores, cultivadas a partir de hamsters chineses e ratos de laboratório. Após a impressão, 90% das células permaneceram viáveis​​, o que significava que o produto era útil, e não simplesmente arte. Em 2003, Boland já tinha a primeira patente para células de impressão.

Enquanto o laboratório de Boland trabalhava em problemas da bioimpressão, outros engenheiros aplicavam impressoras 3D para diferentes desafios médicos. Foram impressos enxertos ósseos de cerâmica, coroas dentárias de porcelana, aparelhos auditivos de acrílico e próteses de polímero. Mas os engenheiros tinham uma vantagem: podiam imprimir em três dimensões, ao invés de apenas duas.

Então Boland e outros pioneiros da bioimpressão modificaram as suas impressoras. Desativaram os mecanismos de alimentação de papel em suas jatos de tinta e acrescentaram uma plataforma tipo “elevador” controlada por motores de passo, que podia mover para cima ou para baixo ao longo de um eixo. Os laboratórios podiam imprimir uma camada de células, baixar a plataforma, e imprimir uma outra camada. De repente, bioengenheiros passaram de desenhar a vida em uma tela plana para a construção de esculturas vivas.

“Foi como mágica”, diz James Yoo, um pesquisador do Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, EUA, que está desenvolvendo uma impressora portátil para enxerto de pele diretamente em vítimas de queimaduras. A capacidade de imprimir células em três dimensões abriu novas aplicações. “Cada ferida é diferente, a profundidade é diferente, e é muito irregular”, diz Yoo. “Com o mapeamento da área, é possível determinar quantas camadas celulares são necessárias para o tecido subcutâneo, bem como a zona epitelial. A vantagem da impressora é que você pode entregar as células com mais rigor e precisão”.

“O grande desafio”, diz Ibrahim Ozbolat, engenheiro mecânico da Universidade de Iowa, EUA, que também desenvolveu uma bioimpressora, “será criar capilares muito pequenos”, os vasos sanguíneos semelhantes a pelos que ligam vasos maiores às células.

Talvez, dizem os cientistas, bioimpressoras poderiam até mesmo permitir que partes biônicas não fossem apenas restauradas, mas estendessem a capacidade humana.

De qualquer forma, elas já estão demonstrando o notável domínio da biologia e engenharia na ciência. Para os jovens pesquisadores como Vivien Gorgen, há pouca razão para parar e se maravilhar com isso. A máquina tornou-se apenas mais uma ferramenta que ajuda a construir tecidos, mais precisamente que nós. A impressora pode colocar todas as peças humanas nos lugares certos. Bom para nós.