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Bioprinting consiste num tipo de 3D printing em que se usam células e outros materiais biológicos, tais como as tintas para fabricar estruturas biológicas com três dimensões. Estes materiais apresentam a capacidade de reparar órgãos, células e tecidos. Para além da reparação, o bioprinting é igualmente usado na regeneração tecidos, por exemplo na criação integral de órgãos.

Alguns exemplos do uso do bioprinting são a aplicação de células para o reparo do músculo cardíaco após um ataque cardíaco e a deposição celular em pele ou cartilagem com lesões. O brioprinting já permitiu, igualmente, a fabricação de válvulas cardíacas, tecidos cartilagíneo e ósseo, e reparação nervosa.

Em adição ao 3D bioprinting, alguns investigadores começaram a examinar a possibilidade do 4D bioprinting, que tem em conta a quarta dimensão: o tempo. O 4D bioprinting baseia-se na ideia de que as estruturas 3D evoluem ao longo do tempo, mesmo depois de já terem sido impressas e colocadas no corpo humano. Assim, estas estruturas podem alterar a sua forma ou função, quando expostas a estímulos externos específicos (temperatura, ph, entre outros).

Ao contrário do 3D bioprinting, que é estático e inanimado, considerando apenas o primeiro estado do material impresso, o 4D bioprinting aplica materiais biocompatíveis e responsivos. Este avanço na impressão levou a um aumento da sua aplicabilidade em diversas áreas biomédicas, tais como a engenharia de tecidos e sistemas de libertação de fármacos.

O 4D bioprinting utiliza impressoras 3D comerciais, como a Polyjet 3D, usando um “smart material” (material responsivo) que pode ser um hidrogel ou um polímero de memória. Para além disso, o material sofre estímulos depois de impresso para que a sua estrutura não se mantenha rígida e inalterável.

O MIT’s Self-assembly lab é um pioneiro em inovações associadas a impressões 3D, começando a revelar um certo interesse na adição da quarta dimensão. Assim, este laboratório encontra-se a desenvolver um hidrogel especial, inspirado nas flores que mudam a sua forma dependendo do ambiente exterior. O hidrogel é composto por fibrilas de celulose vindas da madeira, conseguindo imitar a capacidade de modificação das flores, de acordo com os níveis de temperatura e humidade a que está sujeito.

Uma equipa de cientistas da Universidade de Wollongong, Austrália, desenvolveu a primeira válvula hidráulica com recurso a impressão 4D. Esta sofre um estreitamento na presença de água quente e expande-se quando a temperatura da mesma diminui.

O 4D bioprinting é uma técnica ainda em desenvolvimento e investigação, não estando disponível com a mesma facilidade que a impressão 3D. Embora ainda seja apenas o início desta nova tecnologia, espera-se que influencie em grande escala o futuro da Manufatura Aditiva, prometendo revolucionar a indústria biomédica.

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