Biotintas de celulose impulsionam sistemas 3D de liberação de medicamentos

Na medicina, os produtos naturais fazem parte da farmacopeia desde o início da civilização. Antes da invenção dos medicamentos químicos, as plantas frequentemente serviam de base para terapias eficazes.

Uma vantagem do uso de compostos biológicos é que eles tendem a interagir bem com o organismo do paciente. Por esse motivo, materiais como madeira e marfim foram usados durante muito tempo em algumas próteses.

Atualmente, pesquisadores estudam o potencial dos biomateriais para substituir polímeros derivados do petróleo em aplicações médicas.

Uma publicação recente de pesquisadores da Universidade de Gomal, no Paquistão, e da Universidade de Jiangsu, na China, investiga como a celulose, uma das moléculas que compõem a madeira, pode ser combinada com a impressão 3D para criar biotintas destinadas à liberação de fármacos, à impressão 3D de tecidos moles e à cicatrização de feridas.

Os resultados foram publicados na revista Next Materials¹ com o título “Da biomassa à biofabricação: o papel da celulose em sistemas sustentáveis de liberação de fármacos impressos em 3D e regeneração de tecidos”.

A celulose como biomaterial sustentável definitivo

Embora as árvores produzam celulose em grandes quantidades para formar os elementos estruturais da madeira, esse composto está presente em quase todas as plantas. Portanto, é extremamente sustentável: a fotossíntese literalmente a produz a partir do ar, na forma de CO2, além de água e luz solar. Também é barata, como demonstra o baixo custo do papel fabricado em massa com fibras de celulose. Além disso, a celulose é biocompatível e biodegradável.

A celulose é um polímero de glicose que também pode ser impresso em 3D, abrindo caminho para muitas aplicações novas na medicina.

Fonte: ScienceFacts

Neste estudo, os pesquisadores analisam o potencial da celulose impressa em 3D para diversas aplicações:

• Sistemas personalizados de entrega de fármacos.
• Engenharia de tecidos para novas formas de reparar órgãos e tecidos danificados.
• Testes de fármacos em modelos de tecidos artificiais impressos em 3D que reproduzem o ambiente in vivo.

Para isso, revisaram artigos científicos publicados entre 2015 e 2025 que combinavam palavras-chave como “celulose”, “nanocelulose”, “celulose bacteriana”, “bioimpressão 3D”, “biotintas”, “liberação de fármacos”, “engenharia de tecidos”, “hidrogéis” e “biomateriais responsivos a estímulos”.

Transformação da celulose em biomaterial médico

Manipulação dos cristais de celulose

A celulose pode existir em duas formas, e a maioria dos materiais celulósicos contém uma combinação de ambas:

• Cristalina, que possui maior estabilidade e resistência mecânica.
• Amorfa, que é menos estruturada, facilitando interações com outras moléculas.

Dependendo do efeito pretendido, as duas formas de celulose podem ser úteis em aplicações médicas.

A celulose cristalina, mais estável, apresenta taxas mais lentas de biodegradação in vivo. Isso é útil em aplicações que exigem integridade mecânica prolongada, como estruturas de suporte para engenharia de tecidos, curativos e sistemas de liberação prolongada de fármacos.

A celulose amorfa é mais acessível à ação enzimática e à absorção de umidade, o que promove degradação mais rápida e maior biorreabsorção durante a remodelação dos tecidos.

Fonte: Next Materials

Isso torna a preparação da estrutura da celulose de acordo com as necessidades de cada aplicação uma etapa essencial de qualquer processo que pretenda empregá-la para fins médicos.

“Ajustar a química e a microestrutura da celulose é essencial para otimizar a estabilidade da estrutura de suporte, as interações celulares, os perfis de liberação terapêutica e o desempenho geral da biofabricação em aplicações de engenharia de tecidos e medicina regenerativa.”

Derivados da celulose

Além da celulose pura, outros compostos derivados dela também apresentam potencial médico, como a carboximetilcelulose (CMC), a hidroxipropilmetilcelulose (HPMC), a celulose microcristalina (MCC) e a nanocelulose:

• A CMC é usada como ingrediente estabilizante e espessante em formulações de medicamentos.
• A HPMC é utilizada para criar formulações de liberação controlada que entregam lentamente os fármacos ao paciente.
• A MCC é conhecida por suas excelentes qualidades de preenchimento, desintegração e ligação na formulação de comprimidos farmacêuticos.
• A nanocelulose é um material novo e valioso para aplicações de engenharia de tecidos e entrega de fármacos graças à sua maior área superficial.

De todo modo, a celulose bacteriana costuma ser preferida à celulose vegetal devido à sua alta pureza, resistência mecânica, retenção de água e biocompatibilidade. Sua estrutura microscópica imita as nanofibras da matriz extracelular que sustentam a regeneração dos tecidos. Assim, pode servir de estrutura de suporte para a bioimpressão 3D de tecidos duros e moles, da pele ao músculo cardíaco.

Fonte: Next Materials

Celulose na bioimpressão 3D

Métodos de bioimpressão

A bioimpressão de celulose e de tecidos sobre uma estrutura de suporte celulósica pode ser realizada por diversos métodos, cada um mais adequado a um tipo específico de celulose.

Por exemplo, biotintas ricas em nanofibrilas de celulose (CNF) são especialmente compatíveis com a bioimpressão por extrusão. Já a bioimpressão por jato de tinta exige a otimização da viscosidade para funcionar com biotintas de celulose.

Fonte: Next Materials

A celulose também não precisa ser o único ingrediente das biotintas à base de celulose. Outros biomateriais podem ser incorporados à mistura para aumentar a sobrevivência das células presentes na biotinta.

“A adição de nanocristais de celulose a biotintas à base de gelatina e alginato melhorou suas propriedades mecânicas e aumentou a viabilidade celular, tornando essas misturas adequadas a diversas aplicações de engenharia de tecidos.”

Aplicações das biotintas de celulose

Graças à sua estrutura ajustável, a celulose pode ser uma excelente solução para personalizar a velocidade e a duração da liberação de fármacos.

“Desenvolvimentos recentes em métodos de processamento, como impressão 3D e eletrofiação, criaram novas oportunidades para a criação de dispositivos de liberação de fármacos à base de celulose com propriedades mecânicas aprimoradas e perfis de liberação ajustáveis.”

Na engenharia de tecidos, a celulose cria uma valiosa estrutura de suporte à qual as células podem aderir, crescer e formar novos tecidos saudáveis. Sua porosidade permite a troca de nutrientes e resíduos e, ao mesmo tempo, estimula a adesão e a proliferação celular.

Por exemplo, a celulose pode simular a matriz extracelular em estruturas de suporte para pele e cartilagem, oferecendo uma plataforma para a integração dos tecidos e a infiltração celular. Também pode ser usada na produção de tecidos artificiais a partir de células cultivadas em laboratório.

Esse método pode ser ampliado para produzir modelos de “órgãos em chip”, plataformas para testes de fármacos que reproduzem in vitro o funcionamento dos órgãos humanos.

Outra aplicação é a cicatrização de feridas. Quando combinada com óxido de grafeno, a celulose apresenta notáveis propriedades antibacterianas. Somadas à capacidade da estrutura de suporte de melhorar a migração e a proliferação celular, essas propriedades permitem que as biotintas de celulose auxiliem na regeneração dos tecidos, especialmente da pele.

Fonte: Next Materials

Melhorias futuras

Entre as melhorias futuras está o uso da celulose como material de suporte mais durável, em conjunto com um “molde sacrificial”.

“Materiais sacrificiais, como gelatina, Pluronic F127 ou vidro de carboidratos, são coimpressos com biotintas que contêm celulose e depois removidos por mudança de temperatura, dissolução ou lavagem. Essas arquiteturas porosas projetadas melhoram significativamente a sobrevivência celular, a maturação dos tecidos e a vascularização em estruturas bioimpressas espessas.”

Outro fator essencial para ampliar qualquer método de bioimpressão 3D com biotintas de celulose será criar uma oferta ampla e constante de celulose que atenda a requisitos previsíveis e estáveis de purificação, resolva os desafios de esterilização e preserve a composição e a uniformidade microscópicas.

Investimento em bioimpressão

3D Systems

DDD Gráfico de preços

A 3D Systems (DDD ) é líder em impressão 3D, possui mais de mil patentes e consegue imprimir 130 materiais em 3D, produzindo mais de um milhão de peças por dia. Após um período de consolidação do setor, tornou-se uma das maiores empresas de impressão 3D do mundo ao lado da Nano Dimension (NNDM ).

A 3D Systems entrou cedo na bioimpressão. Em 2017, iniciou uma colaboração com a United Therapeutics (UTHR ) (UTHR) para pesquisar órgãos e tecidos impressos em 3D. Em 2020, anunciou uma colaboração com a CollPlant Biotechnologies (CLGN) (CLGN ) e, em 2021, adquiriu a fabricante de biotintas Allevia.

A atividade de bioimpressão complementa a impressão 3D de implantes cirúrgicos. A empresa já produziu um total acumulado de 3 milhões de dispositivos médicos fabricados em série, além de próteses dentárias personalizadas.

No fim de 2025, o segmento de saúde respondia por quase metade da receita da empresa. A outra parte vinha sobretudo de aplicações industriais, com destaque para a impressão 3D em metal, especialmente no setor aeroespacial, que totalizou US$ 95,5 milhões no primeiro trimestre de 2026.

Graças ao EBITDA positivo no início de 2026, a 3D Systems provavelmente é uma das ações mais “seguras” do setor de impressão 3D. A empresa lidera o segmento em expansão da impressão 3D em metal e já possui uma posição consolidada na área da saúde, com potencial para transformar as biotintas e a bioimpressão 3D em um terceiro centro de lucros.

Estudo citado

^{1 . Asma Ashgar, et al. Da biomassa à biofabricação: o papel da celulose em sistemas sustentáveis de liberação de fármacos impressos em 3D e regeneração de tecidos. Next Materials. Volume 13, outubro de 2026, 102601. https://doi.org/10.1016/j.nxmate.2026.102601}