Pele Impressa em 3D: Uma Alternativa Promissora aos Testes em Animais na Indústria de Cosméticos

A maioria das pessoas nunca considera a quantidade de pesquisa e testes que entram em itens cotidianos como cosméticos. Desde a pesquisa e desenvolvimento de novos tons e cores, até os testes de segurança, a indústria de cosméticos é um setor de ponta que depende de uma variedade de métodos para garantir que seus produtos sejam seguros. Veja como uma equipe de engenheiros busca reduzir os testes em animais no mercado por meio da introdução de pele viva impressa em 3D.

Por que os Testes em Animais Ainda São Usados na Indústria de Cosméticos

No passado, os testes em animais eram a principal forma de pesquisadores de cosméticos ou médicos testarem seus produtos em seres vivos. Nos primeiros dias, esses testes eram tão simples quanto aplicar o produto no animal e monitorar seu comportamento.

Ao longo do último século, os testes em animais tiveram um aumento drástico em suas capacidades. Pesquisadores podem cultivar órgãos humanos e outras partes essenciais do corpo em outros seres vivos para melhorar a precisão dos testes.

Além disso, a modelagem computacional avançada permite testes de simulação. Essa abordagem é mais acessível, rápida e precisa do que os testes em animais na maioria dos cenários. No entanto, apesar desses avanços, ainda existem muitas empresas de cosméticos e médicas que dependem dos testes em animais para seus produtos.

Os Problemas Éticos e Científicos dos Testes em Animais

Existem questões éticas óbvias nos testes em animais. Primeiro, há uma longa história de maus-tratos e crueldade contra esses sujeitos de teste. Essas preocupações atingiram um ponto crítico em 2010.
Foi então que a UE introduziu uma série de restrições aos testes em animais com o objetivo geral de eliminar a prática nos próximos anos. Felizmente, uma equipe de engenheiros inovadores pode ter encontrado uma solução viável.

Como a Pele Impressa em 3D Pode Substituir os Testes em Animais em Laboratórios

O estudo “Protocol for the fabrication of self-standing (nano)cellulose-based 3D scaffolds for tissue engineering“¹ aprofunda um novo método de impressão 3D que combina tinta personalizada com tecnologia de impressão proprietária para criar pele imitativa viva.
Essa pele cultivada artificialmente permitirá que engenheiros no futuro realizem testes in vitro, como a medição da absorção e toxicidade de nanopartículas de cosméticos e medicamentos, sem usar nenhum animal.

Uso de Estruturas 3D para Cultivar Células Humanas da Pele para Testes

Pesquisadores da Graz University of Technology (TU Graz) e do Vellore Institute of Technology (VIT) na Índia utilizam uma impressora 3D proprietária e componentes para criar estruturas porosas feitas de materiais nanocelulósicos. Essas estruturas 3D são agora um componente crítico da indústria de testes.

O que Torna a Pele Impressa em 3D uma Plataforma de Teste Viável

As estruturas 3D apresentam algumas vantagens distintas em relação às alternativas ao discutir testes em animais. Primeiro, nenhum animal é ferido. Além disso, elas podem imitar com precisão a matriz extracelular (ECM). Essa capacidade permite que engenheiros cultivem uma variedade de células, que amadurecem como se estivessem dentro do corpo, permitindo testar seus produtos e tratamentos de forma eficaz.

Ao contrário de outros métodos de crescimento celular, as estruturas 3D fornecem suporte estrutural e personalização. Por exemplo, engenheiros de estruturas 3D podem personalizar a estrutura dos poros, a biocompatibilidade e outros detalhes importantes, como a capacidade de suportar a adesão e proliferação de células mamíferas.

A equipe decidiu usar recursos de origem vegetal como parte de sua abordagem. Eles sabiam que queriam alcançar alta resistência mecânica e uma superfície extensa em escala nanométrica. Após muita pesquisa, determinaram que a combinação de celulose nanofibrilada (NFC), celulose carboximetil (CMC) e ácido cítrico (CA) ofereceria a abordagem sinérgica desejada.

Impressora 3D e Ferramentas Usadas para Criar Estruturas de Pele Sintética

Especificamente, a equipe selecionou uma impressora 3D BioScaffolder 3.1 com um bico de impressão personalizado. Os engenheiros então programaram detalhes cruciais como pressão e distância entre filamentos usando o software GeSiM Robotics BS3.1/3.2. Essa configuração definiu a pressão de dispensação em uma faixa de 220 kPa–260 kPa, com distância entre filamentos de 500 μm–900 μm e altura do filamento de 0,2 mm.

O cientista selecionou uma velocidade de impressão de 15 mm/s e um deslocamento Z de 0,0 mm. Essa estratégia funcionou bem com o alto teor de água do hidrogel. Esse alto teor de água também cria um ambiente ideal para o crescimento celular, mas complica a impressão.

Para combater a hidratação adicional, os engenheiros criaram um derivado de celulose com grupos carboxila. Esse químico melhorou a retenção de água e a adesão. Também aprimorou a retenção de água, a reticulação, a adesão interfacial e a capacidade de reticulação iônica, tornando-o um aditivo ideal para construções de engenharia de tecidos. Notavelmente, o ácido cítrico atua como um reticulante natural e potenciador de ligações covalentes que ajuda a estabilizar a estrutura da estrutura enquanto mantém a biocompatibilidade.

Processo de Liofilização para Estabilizar Estruturas Impressas em 3D

A liofilização foi outro método usado para remover a hidratação indesejada no hidrogel. Esse método é ideal porque elimina o excesso de água enquanto mantém a estrutura porosa intacta. A queda súbita de temperatura também aumenta a reticulação dos grupos carboxílicos e hidroxila.

Fonte – Manisha Sonthalia – Vellore Institute of Technology

Bio-Tinta à Base de Nanocelulose: Composição e Papel na Bioprintagem

Parte da nova abordagem de impressão 3D depende do uso de tinta de nanocelulose. Essa tinta combina celulose nanofibrilada (NFC), celulose carboximetil (CMC) e ácido cítrico (CA). O ácido cítrico atua como agente de ligação final na solução. Notavelmente, os engenheiros criaram 4 variações de tinta para testes.

Como as Estruturas Impressas em 3D Imitam a Pele Humana Real

A estrutura impressa em 3D feita de hidrogel otimizado compartilha muitas semelhanças com a pele humana. Por exemplo, possui a mesma estrutura de 3 camadas e tipos de células vivas. No entanto, a pele inicial pode ser criada para imitar uma ampla variedade de tipos e condições de pele com células vivas. Ela também tem a mesma biomecânica da pele humana.

Hidrogéis na Engenharia de Tecidos: Apoio ao Crescimento Celular

A equipe começou com a criação de um hidrogel especial, capaz de interagir e cultivar o crescimento de células vivas. O time testou várias misturas até encontrar uma que demonstrasse maior estabilidade mecânica e resistência à degradação hidrolítica.

Bioprintagem de Células Vivas para Testes Cosméticos e Médicos

Os engenheiros observaram que a impressão 3D de células vivas poderia crescer, amadurecer e sobreviver na solução de hidrogel por 3 semanas enquanto desenvolvia o tecido de pele viva. A equipe conseguiu o crescimento de células vivas usando métodos de reticulação para estabilização. Notavelmente, não foi necessário utilizar produtos químicos citotóxicos perigosos. Além disso, as tarefas de pós-processamento foram reduzidas.

Como as Estruturas São Neutralizadas para Cultivo Seguro de Células

Os engenheiros pegaram a estrutura 3D, revestiram‑na com hidróxido de sódio e depois enxagaram‑na completamente. Essa etapa foi crucial para garantir que todo o álcali residual fosse removido. Essa etapa também requer um molho de 60 minutos para assegurar a neutralidade total.

Testando a Viabilidade das Estruturas de Pele Impressas em 3D

Os engenheiros realizaram vários testes para garantir que as células que imprimiram amadurecessem e fossem precisas. A equipe examinou o crescimento e a maturidade celular como primeiro passo. Especificamente, eles queriam determinar se as células eram exatamente como as encontradas no corpo ou se havia diferenças detalhadas que tornariam seu uso para testes obsoleto.

Estabilidade Mecânica e Biocompatibilidade da Pele Impressa em 3D

Os testes comprovaram que a estrutura é resiliente e extremamente estável, graças ao hidrogel proprietário utilizado. As principais conclusões do novo método de impressão são que os materiais reticulados são não citotóxicos e mecanicamente estáveis.

Além disso, foi determinado que temperaturas mais baixas e tempos de reticulação mais curtos ou mais longos afetam o processo de reticulação. Pesquisadores da TU Graz observaram que poderiam reduzir a taxa de reticulação para alcançar alterações nas propriedades físico‑químicas da estrutura.

Benefícios da Pele Impressa em 3D na Redução de Testes em Animais

Este estudo traz vários benefícios ao mercado. Primeiro, é fácil imaginar os testes em animais se tornando obsoletos. Não há razão para testar em animais quando existe um método mais acessível e eficaz. Além disso, esses dados devem ajudar as empresas a fazer a transição dos testes em animais para o uso de células vivas cultivadas em laboratório por impressão 3D.

Quando a Pele Impressa em 3D Será Usada em Testes Cosméticos?

Existem muitas aplicações dessa tecnologia que podem ajudar a salvar vidas humanas e animais. A aplicação óbvia para essa tecnologia está nos campos de testes cosméticos e médicos. O uso de pele impressa em 3D tornará os testes em animais uma opção menos atraente no futuro.

Essa pele personalizável pode ser feita para replicar uma ampla variedade de tipos e áreas da pele humana. Dessa forma, fornecerá a solução de teste ideal para pesquisadores que buscam monitorar os efeitos de seus produtos no corpo. Assim, esses dados oferecem um vislumbre da estrutura para desenvolver biomateriais versáteis e sustentáveis para a medicina regenerativa.

Bioprintagem no Espaço: Futuras Aplicações para a Saúde Humana

Outra aplicação desses projetos avançados de crescimento de células humanas é ajudar a expandir o alcance de exploradores interestelares. No futuro, a exploração espacial exigirá que humanos viajem da Terra e provavelmente nunca retornem.

Como parte de sua estratégia de sobrevivência, eles precisarão ser capazes de fornecer cuidados de saúde adequados a milhões de milhas de casa. O uso de uma impressora 3D é visto como a melhor solução para esse problema. Astronautas do futuro poderiam contar com órgãos, pele e outros componentes corporais impressos em 3D para sobreviver até concluírem sua missão.

O uso de pele impressa em 3D para testes pode começar nos próximos 3‑5 anos, já que há forte demanda por essa tecnologia. No entanto, o objetivo de imprimir órgãos completos ainda está a 10‑20 anos de distância, pois os aspectos científicos, médicos e legais da tecnologia precisam estar alinhados.

Os Cientistas por Trás da Revolução da Pele Impressa em 3D

Este estudo foi liderado por uma equipe de pesquisadores inovadores da Graz University of Technology (TU Graz) e do Vellore Institute of Technology (VIT) na Índia. Especificamente, o artigo lista Tamilselvan Mohan, Matej Bračič, Doris Bračič, Florian Lackner, Chandran Nagaraj, Andreja Dobaj Štiglic, Rupert Kargl, Karin e Stana Kleinschek como contribuintes para o trabalho.

O Que Vem a Seguir para a Pele Impressa em 3D em Testes Médicos e Cosméticos

Agora, a equipe focará em otimizar seu hidrogel e design de tinta para torná‑los mais rápidos, confiáveis e acessíveis. Eles também experimentarão diferentes misturas e abordagens para encontrar o equilíbrio ideal entre custos, capacidade de impressão, integridade estrutural e desempenho biológico.

Uma Empresa Pública que Avança a Tecnologia de Bioprintagem

Existem várias empresas envolvidas no setor de bioprintagem. Essas firmas desempenham uma variedade de funções, desde oferecer suporte na forma de software para desenvolver layouts avançados de impressão 3D, até fabricantes de hardware e impressoras. Cada uma dessas empresas desempenha um papel vital no mercado. Aqui está uma empresa que deve permanecer como uma das principais atuantes no futuro próximo.

3D Systems

Poucas empresas têm a influência e reputação no setor de bioprintagem como a 3D Systems (DDD ). Esta empresa mudou seu foco para o setor de bioprintagem em 2017 após unir forças com outro líder de mercado, a United Therapeutics. Desde então, tem desempenhado um papel crítico ao fornecer componentes essenciais ao mercado, incluindo bio‑tintas e outros hardwares.

Hoje, a 3D systems desempenha um papel crucial nos setores de descoberta de medicamentos e pesquisa. É considerada uma das maiores empresas puras de impressão 3D em termos de receita e capitalização de mercado. Além disso, a empresa continua a fazer aquisições para impulsionar seu posicionamento no mercado. Especificamente, adquiriu a empresa de bioprintagem Allevi, ampliando suas capacidades técnicas.

Quem procura uma ação de bioprintagem confiável e comprovada deve pesquisar mais sobre a 3D systems. A empresa consolidou sua reputação como inovadora e possui uma grande rede de parceiros e investidores que apoiam sua pesquisa, incluindo o objetivo da empresa de, um dia, cultivar órgãos humanos completos. Embora esse objetivo ainda esteja a alguns anos de distância, essa pesquisa sem dúvida ajudará a acelerar o processo.

Novidades sobre a 3D Systems

Pele Viva Impressa em 3D – Cura Encontra Tecnologia

É preciso elogiar a TU Graz e o Vellore Institute of Technology na Índia por desenvolverem sua pele impressa em 3D. Esse método aprimorado pode ajudar a inaugurar uma era de testes em animais zero e medicamentos mais eficazes. Por enquanto, este estudo deve ser visto como um raio de esperança para ativistas pelos animais, profissionais médicos e toda a indústria cosmética.

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Estudos Referenciados:

^{1. Mohan, T., Bračič, M., Bračič, D., Lackner, F., Nagaraj, C., Dobaj Štiglic, A., Kargl, R., & Stana Kleinschek, K. (2025). Protocol for the fabrication of self-standing (nano)cellulose-based 3D scaffolds for tissue engineering. STAR Protocols, 6(2), 103583. https://doi.org/10.1016/j.xpro.2024.103583}