Impressão 3D aplicada à regeneração óssea

Abstract

A tecnologia por impressão 3D ao longo dos anos tem se mostrado uma mais valia na indústria farmacêutica podendo ser aplicada na produção de medicação individualizada, dispositivos médicos e recentemente na regeneração de tecidos e até mesmo dos ossos. Com o aumento da esperança média de vida da população tem-se verificado uma maior incidência de doenças ósseas cujo tratamento é demorado e muitas vezes não garante o retorno de qualidade de vida dos pacientes. Para colmatar este problema, tem-se apostado na tecnologia de bioprinting que consiste na produção de estruturas biologicamente funcionais criadas através de células vivas e biomateriais. Em conjunto com as células vivas, podem ser utilizados polímeros sintéticos (ex: policaprolactona (PCL)), naturais (ex: colagénio) ou estruturas híbridas (PCL + colagénio) que garantem viabilidade celular in vivo e proporcionam uma regeneração eficiente. O método utilizado para o fabrico destas estruturas também é determinante para a otimização do processo e o que tem mostrado mais vantagens é a deposição por fusão. O sucesso desta tecnologia também se foca em assegurar determinadas características das estruturas tais como a biocompatibilidade, viabilidade celular, características mecânicas, porosidade e degradação ao longo do tempo. A maior lacuna desta tecnologia reside na implementação do Quality By Design, no sentido em que ainda não está definido um processo exato de mapeamento de processo e isso poderá representar uma incerteza tanto para as equipas hospitalares como para os pacientes. Com a ajuda do Internacional Council for Harmonisation (ICH) e as suas quality guidelines, nomeadamente ICH Q8, Q9 e Q10 tornar-se-á mais fácil definir quais os pontos críticos do processo, passos de otimização e um plano de gestão de risco aplicável de forma a tornar esta tecnologia reproduzível a nível hospitalar. A nível terapêutico, a viabilidade da prótese in vivo bem como a resposta imunitária do organismo à mesma deverá ser assegurada através de suplementação de cálcio e vitamina D, análise radiofármaca, entre outras estratégias.

Over the years, 3D printing technology has proved to be an asset in the pharmaceutical industry, which can be applied to the production of individualized medication, medical devices and recently to the regeneration of tissues and even bones. With the increase in the average life expectancy of the population, there has been a greater incidence of bone diseases whose treatment is time-consuming and often does not guarantee a return to quality of life for patients. To overcome this problem, there has been a focus on bioprinting technology, which consists of producing biologically functional structures created using living cells and biomaterials. Together with the living cells, synthetic polymers (e.g. polycaprolactone), natural polymers (e.g. collagen) or hybrid structures (PCL + collagen) can be used to guarantee cell viability in vivo and provide efficient regeneration. The method used to manufacture these structures is also decisive for optimizing the process and the one that has shown the most advantages is fusion deposition. The success of this technology also focuses on ensuring certain characteristics of the structures such as bio-compatibility, bio-viability, mechanical characteristics, porosity and degradation over time. The biggest gap in this technology lies in the implementation of Quality By Design, in the sense that an exact process mapping process has not yet been defined and this can represent uncertainty for both hospital teams and patients. With the help of the International Council for Harmonization (ICH) and its quality guidelines, namely ICH Q8, Q9 and Q10, it will be easier to define the critical points of the process, optimization steps and an applicable risk management plan in order to make this technology reproducible at hospital level. The therapeutic level, the in vivo prosthesis options as well as the body's immunological response to it must be ensured through calcium and vitamin D supplementation, radiopharmaceutical analysis, among other strategies.