Orientador: Gustavo Franco Barbosa / Resumo: O presente projeto de pesquisa, tem como objetivo estudar a viabilidade técnica e financeira para implementação de um manipulador robótico colaborativo,para bioimpressão, utilizando seringas para aplicação da biotinta, definindo os parâmetros de impressão, materiais e equipamentos disponíveis. Propõe-se um estudo sobre os desafios da bioimpressão, tanto na área de desenvolvimento de novos equipamentos,processos e materiais, assim como os desafios sobre impressão de tecidos humanos com células vivas. O trabalho foi realizado com base na revisão da literatura, abordando os principais autores e empresas especializadas no tema proposto, de modo a alcançar o objetivo. O presente projeto estudará a viabilidade de implementação das seringas como efetuador em um manipulador robótico. A metodologia consiste em modelo teórico, seleção dos materiais disponíveis, dividido em quatro etapas, onde serão analisados: concepção, modelo 3D, validação da ideia com simulação em ambiente virtual e fabricação do protótipo em um momento futuro. Os métodos aplicados no projeto contam com um enfoque descritivo qualitativo, com o objetivo de estudar as características e equipamentos apresentados para a fabricação de arcabouços (scaffolds) e tecidos com o uso de robô colaborativo. / Abstract: This research project aims to study the technical and financial feasibility of implementing a collaborative robotic manipulator, for bioprinting, using syringes for bioinkapplication, defining the printing parameters, materials and equipment available. A study is proposed on the challenges of bioprinting, both in the area of development of new equipment, processes and materials, as well as the challenges of printing human tissues with living cells. The work was based on the literature review, approaching the main authors and companies specialized in the proposed theme, in order to reach the objective. This project will study the feasibility of implementing syringes as an effector in a robotic manipulator. The methodology consists of theoretical model, selection of available materials, divided into four stages, which will be analyzed: conception, 3D model, idea validation with simulation in virtual environment and prototypefabrication in a future moment. The methods applied in the project have a qualitative descriptive approach, aiming to study the characteristics and equipment presented for the manufacture of scaffolds and fabrics using a collaborative robot. / Mestre

Atualmente, a única alternativa viável para pacientes que possuem um quadro de doença hepática em estágio final é o transplante total ou parcial de fígado. Devido à crescente defasagem entre doadores disponíveis e pacientes em fila de espera, o desenvolvimento de abordagens de engenharia tecidual hepática (ETH) se tornou uma necessidade crescente. As células pluripotentes induzidas (iPS) são uma atraente alternativa para servirem como fonte celular para aplicações de engenharia tecidual por serem capazes de produzir todos os fenótipos celulares. Dentre as principais abordagens de EHT podemos citar as técnicas de bioimpressão 3D, organóides hepáticos e descelularização/recelularização. Este trabalho buscou avaliar a utilização de células iPS no desenvolvimento das três tecnologias descritas. Visando avaliar como imprimir um tecido hepático funcional com células iPS, testamos a impressão com hepatócitos dispersos em células únicas em comparação com a impressão de esferóiedes hepáticos. Os esferóides hepáticos mostraram maior viabilidade e funcionalidade hepática por preservarem o fenótipo epitelial ao longo do tempo. A composição de células não parenquimáticas derivadas de iPS ou células primárias para a formação de organóides hepáticos foi testada neste trabalho. Os resultados indicam que, utilizando células mesenquimais primárias e endoteliais derivadas de iPS, obtém-se uma maturação hepatica mais eficiênte devido a inibição das vias de sinalização TGF-β? e modulação da via Wnt. A recelularização do tecido aórtico descelularizado de ratos com células derivadas de iPS mostrou ser capaz de prover função hepática em cultura assistida por biorreator, porém os resultados indicam a necessidade de aprimoramento do protocolo de recelularização. Este trabalho comprovou a viabilidade da aplicação de células iPS nas abordagens EHT testadas e contribuiu para o desenvolvimento de alternativas terapêuticas viáveis para pacientes em fila de espera de transplante hepático / Currently, the only feasible alternative for patients with end-stage liver disease is total or partial liver transplantation. Due to the growing gap between available donors and patients in waiting list, the development new tissue engineering technologies have become a growing need. Induced pluripotent cells (iPS) are an attractive alternative to serve as cell source for tissue engineering applications due to their ability to differentiate into all cellular phenotypes. Among the main liver tissue engineering technologies, 3D bioprinting, hepatic organoids and decellularization/recellularization of biological matrixes have generated much expectation. Thus, this work aimed to evaluate the use of iPS cells in the development of the aforementioned technologies. In order to evaluate how to bioprint a functional liver tissue using iPS-derived cells, we tested the effect of printing a single cell dispersion of hepatocytes versus printing hepatic spheroids. Hepatic spheroids showed greater viability and liver function, due to preserved epithelial phenotype over time. The composition of non-parenchymal cells using iPS-derived cells or primary adult cells for hepatic organoid formation was tested. The results indicated that, using primary mesenchymal cells and iPS-derived endothelial cells, we obtained a more efficient hepatic maturation due to the inhibition of TGF-β? and modulation Wnt signaling pathway. Recellularization of rat aortic decellularized scaffold with iPS-derived cells displayed hepatic function over time in a bioreactor-assisted culture, but the results indicate the need for improvements in the recellularization protocol. In conclusion, this work demonstrated the feasibility of use of iPS-derived cells for liver tissue engineering approaches and contributed to the development of the investigated technologies in order to generate future therapeutic alternatives for patients in waiting list for liver transplantation