Bioimpressora em formato de cápsula promete tratamento não invasivo para lesões do trato gastrointestinal

Uma equipe do Laboratório de Tecnologias Avançadas de Fabricação da École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) desenvolveu o Sistema de Deposição Endoluminal Magnética (MEDS), uma bioimpressora em forma de pílula concebida para depositar tinta viva diretamente sobre lesões internas do trato gastrointestinal. O dispositivo é ingerido como qualquer cápsula convencional, navega até o ponto de interesse por ação magnética externa, libera o material biocompatível quando ativado por laser infravermelho próximo e, em seguida, é guiado de volta para a cavidade bucal, onde pode ser removido com segurança. Ao miniaturizar o conceito de bioimpressão in situ, os pesquisadores pretendem transformar cirurgias invasivas, como as indicadas para úlceras ou sangramentos gástricos, em procedimentos endoluminais não cirúrgicos.

Concepção do MEDS: inspiração e estrutura física

O MEDS pertence à categoria de tecnologias “untethered”, isto é, sem cabos ou ligações mecânicas permanentes com equipamentos externos. Esse grupo inclui robôs microscópicos projetados para atuar em vasos sanguíneos e câmeras em cápsula usadas para endoscopia do intestino delgado. Inspirado nesses precursores, o dispositivo suíço-francês apresenta dimensões compatíveis com a deglutição humana e traz um conjunto compacto composto por reservatório de biotinta, mola interna de ejeção e imã permanente. Enquanto impressoras tridimensionais convencionais posicionam bicos com motores e guias, o MEDS se aproxima mais do conceito de uma caneta esferográfica: a tinta é mantida no interior até que uma força mecânica controlada a empurre para fora em contato com o tecido alvo.

Bioimpressão interna: da biotinta à formação de novo tecido

A bioimpressão segue princípios semelhantes à manufatura aditiva, porém o material extrudado é um hidrogel ou matriz polimérica capaz de abrigar células vivas. No caso do MEDS, a biotinta funciona como um curativo tridimensional. Ao ser depositada sobre a parede lesionada, sela a ferida, reduz o sangramento e cria um microambiente que favorece a proliferação celular e a produção de matriz extracelular. Testes em laboratório mostraram que o hidrogel manteve integridade estrutural por mais de 16 dias, atuando como um microbiorreator capaz de liberar fatores de crescimento e atrair células hospedeiras, elementos essenciais para a cicatrização de úlceras ou rupturas vasculares.

Etapas de operação: ingestão, navegação, liberação e recuperação

O processo começa com a ingestão da cápsula, que não contém componentes eletrônicos. Uma vez no esôfago, cirurgiões usam fluroscopia para visualizar o avanço do dispositivo. A movimentação é obtida por meio de um ímã fixado a um braço robótico; o campo magnético gerado manipula o imã interno da cápsula, permitindo deslocamentos precisos dentro do lúmen gástrico. Quando o MEDS atinge o ponto da lesão, um feixe de laser infravermelho próximo atravessa a parede abdominal sem dano significativo e incide sobre um absorvedor interno, desencadeando o mecanismo de mola. A energia convertida aquece o material, aciona a mola e ejeta a biotinta em padrão controlado. Concluída a deposição, o mesmo ímã externo puxa a cápsula de volta ao esôfago até que seja expelida pela boca.

Validação laboratorial: úlceras simuladas e hemorragia controlada

Antes de qualquer teste animal, o grupo avaliou o desempenho do MEDS em modelos in vitro. Estruturas de tecido gástrico artificial receberam incisões para simular úlceras e cortes hemorrágicos. A cápsula, guiada magneticamente, depositou a biotinta nos locais exatos mapeados sob câmera de alta definição, conseguindo selar completamente as regiões danificadas. Em outra experiência, a tinta foi aplicada sobre um ponto de sangramento ativo, reduzindo o fluxo em poucos segundos. Essas demonstrações confirmaram a aderência do hidrogel, a precisão do disparo e o controle da posição tridimensional apenas com campo magnético e laser.

Experimentos in vivo em coelhos

Com os resultados laboratoriais consolidados, os pesquisadores avançaram para os ensaios em animais. Coelhos anestesiados receberam o MEDS por via oral, enquanto radiografias em tempo real acompanharam a progressão do dispositivo pelo esôfago até o estômago. Uma vez na cavidade gástrica, o laser ativou a mola interna, liberando o material em padrão circular semelhante ao observado in vitro. A cápsula foi então reconduzida e coletada sem complicações. Segundo os registros, a biotinta permaneceu aderida às paredes e formou uma camada protetora que evitou o alastramento de fluido gástrico sobre a área lesionada durante todo o período de observação.

Potenciais aplicações clínicas e benefícios diretos

Lesões de mucosa, como úlceras pépticas, perfurações de anastomoses e hemorragias digestivas, exigem frequentemente endoscopia com instrumentos rígidos ou cirurgias abertas. O MEDS introduz a possibilidade de abordar essas situações de forma não invasiva, diminuindo tempo cirúrgico, internação e risco de infecção. Além disso, a ausência de componentes eletrônicos elimina necessidades de alimentação por bateria, reduz o custo de fabricação e facilita descarte ou esterilização para futuros reúsos. O caráter magnético controlado pode ser adaptado a diversos tamanhos de trato gastrointestinal, ampliando o escopo para pacientes pediátricos ou com anatomias modificadas.

Limitações atuais e próximos passos de pesquisa

Embora o dispositivo tenha mostrado desempenho promissor, os autores apontam a necessidade de avaliar a técnica em outros tipos de tecido, incluindo vasos sanguíneos, onde o fluxo contínuo de sangue pode exigir formulações de biotinta de maior viscosidade, e o peritôneo, membrana que reveste a cavidade abdominal. Também estão previstos estudos de biocompatibilidade de longo prazo, análise de resposta imunológica e verificação de possíveis interações com microbiota intestinal. Ajustes na potência do laser e na intensidade do campo magnético serão investigados para garantir segurança em diferentes espessuras de parede abdominal humana.

Publicação e perspectiva de desenvolvimento

As metodologias, resultados e imagens de fluoroscopia foram compilados e divulgados na revista Advanced Science. O artigo detalha as especificações do reservatório, a modelagem da mola de liberação e a composição da biotinta. Com base nos dados apresentados, o MEDS estabelece um marco na convergência entre bioimpressão e sistemas de entrega em cápsula, abrindo caminho para dispositivos autônomos capazes de executar terapias regenerativas diretamente em órgãos de difícil acesso.