Montante envolvidos:
INEB - Instituto Nacional de Engenharia Biomédica 198.168,00€
Apoio FEDER: 168.442,80€
Apoio OE: 29.725,20€
Localização do projecto: Norte, Portugal
Sintese do projecto:
A Engenharia de Tecidos (ET) consiste na persuasão do corpo a regenerar a si próprio, através da entrega de sinais moleculares, células e biomateriais. Apesar do seu enorme potencial, permanecem ainda diversos problemas até atingir um impacto clínico significativo, nomeadamente falta de biomateriais e birreatores adequados, compreensão limitada da interação entre diferentes tipos celulares e necessidade de vascularização.
A estratégia presente pretende abordar algumas destas questões, focando na regeneração da pele, e mais especificamente no tratamento de queimaduras. Em vez de usar biorreatores para o crescimento e maturação do tecido ex vivo antes da implantação, pretende-se aqui fabricá-lo in vivo, diretamente no paciente, utilizando o novo conceito de ET in situ, recorrendo a um dispositivo inovador de biofabricação in situ. Serão desenvolvidos hidrogéis multifuncionais avançados, capazes de encapsular diferentes tipos de células e de mantê-las viáveis e funcionais. A fim de induzir a regeneração e vascularização da pele formada, serão utilizados diferentes tipos de células, incluindo células estaminais i.
A regeneração da pele é um marco da ET, com vários produtos já no mercado. No entanto, eles ainda apresentam as desvantagens descritas anteriormente, e ainda problemas mais específicos, nomeadamente vascularização inadequada da pele recém-formada, adesão inadequada ao leito da ferida, elasticidade ineficiente, e falta de várias estruturas naturais, como pêlos e glândulas. Além disso, eles são caros, requerem experiência cirúrgica avançada, são limitados em tamanho e a sua aplicação é morosa, tornando-os desapropriados para casos graves. A estratégia presente baseia-se em abordagens tecnológicas e científicas inovadoras para resolver esses problemas, proporcionando um método rápido e eficiente para digitalizar a quantidade de enxerto necessário, de modo a imprimir uma composição de hidrogel-células capaz de: i) cobrir imediatamente a ferida, evitando contaminação, ii) proporcionar humidade adequada, evitando desidratação, e iii) induzir regeneração da pele devido à sua composição funcional e combinação celular. O hidrogel será ainda depositado em duas camadas separadas, a fim de imitar melhor a anatomia da pele, i.e., uma primeira camada com fibroblastos (células dérmicas) e uma segunda camada com queratinócitos (células epidérmicas).
A principal inovação aqui proposta baseia-se no conceito de biofabricação in situ, i.e., a utilização de bioimpressão diretamente no paciente, que foi tentada apenas por alguns grupos de investigação, e apena uma vez para regeneração da pele. A técnica de biofabricação em si apresenta vários aspectos inovadores, nomeadamente desempenho de forma sequencial e integrada, digitalização da área lesada seguida de reconstrução 3D do defeito, e impressão in situ automatizada do substituto de pele. O sistema também irá operar em modo controlado por computador ou livre, conferindo grande flexibilidade. No primeiro, uma cabeça de impressão multi-material e integrando um scanner 3D é montada sobre uma plataforma estrutural com deslocamento XYZ, para realizar a digitalização e reconstrução 3D. Em qualquer dos modos, a cabeça de impressão irá consistir em duas seringas descartáveis e estéreis de grau médico, num ambiente com temperatura controlada. Software específico será projetado para ser executado num dispositivo portátil (tablet).
A utilização clínica eficaz de terapias celulares depende de materiais avançados capazes de proporcionar o microambiente necessário para a sobrevivência, migração e diferenciação celular. Esta equipa desenvolveu materiais injetáveis para o encapsulamento e libertação de células usando alginato e pectina funcionalizados com o péptido adesivo RGD e ainda com o péptido PVGLIG, que promove a migração de células através do hidrogel. Esta equipa também tem investigado estratégias para induzir vascularização usando células endoteliais e fibroblastos, que serão aqui reproduzidas para regenerar pele vascularizada.
Em resumo, a presente abordagem tem como objectivo desenvolver uma nova estratégia para a regeneração de pele diretamente no paciente, através do desenvolvimento de um dispositivo inovador de biofabricação in situ capaz de imprimir um hidrogel celularizado. Esta proposta é altamente multidisciplinar e pretende desenvolver um produto de combinação clínico que é inédito. A equipa reúne especialistas internacionais de renome nos vários campos da proposta, nomeadamente a equipa do INEB em biomateriais e ET, a equipe da Universidade de Manchester, em biofabricação e biomateriais, complementadas com duas equipas clínicas, nomeadamente cirurgiões plásticos da Unidade de Queimados do Hospital da Prelada, e a equipa da Universidade de Manchester, com vasta experiência em biologia da pele e cicatrização, que serão envolvidas no desenvolvimento desta tecnologia desde o início e que irão realizar estudos pré-clínicos.
