SE CONSIGUEN AVANCES EN LA BIOIMPRESIÓN PARA CULTIVAR TEJIDOS PARA TRASPLANTES

Los investigadores del Instituto de Tecnología de Israel, liderada por Shulamit Levenberg, han dado con nuevas técnicas de bioimpresión para cultivar tejidos destinados al trasplante, imprimiéndolos en un baño de microgel, usando a este como material de soporte. Estas técnicas eliminan la posibilidad que los tejidos impresos se hagan más pequeños.

La bioimpresión consiste en la unión entre células vivas y tinta biológica, formando capas, sobre capas, así formando los tejidos y dejándolos crecer durante días o semanas hasta que esté listo para imprimirlos.

Según la profesora Levenberg: “Muchos grupos de investigación de todo el mundo están trabajando para mejorar la impresión de tisú, pero la mayoría de ellos se centran en la fase de impresión y el producto inicial: el tisú impreso. Sin embargo, la fase de crecimiento del tejido, es decir, el período entre la impresión y el trasplante en el órgano diana, no es menos importante. Este es un período complejo en el que las células impresas se dividen, migran, secretan su matriz extracelular y se unen entre sí para crear el tejido. Uno de los problemas de este complejo proceso es que los tejidos tienden a distorsionarse y encogerse de manera descontrolada”.

El microgel, que se encuentra en estas técnicas de impresión de tejidos, que es utilizado como material de soporte en el proceso, denominado CarGrow, es una sustancia compuesta mayormente por Carragenina-K y esta se produce a partir de las algas rojas.

    Los tejidos obtenidos en la bioimpresión pueden ser usados para el reemplazo de tejidos enfermos, dañados o envejecidos. Como puede pasar con la piel, si un paciente tiene partes de su piel dañadas y requieren un trasplante para curarlos, se puede partir de células del mismo individuo y crear tejidos a través de la bioimpresión.

El desarrollo de nuevas aplicaciones, entre ellas la bioimpresión de modelos tumorales ayudó a desarrollar estrategias terapéuticas. En un futuro, cambiarán la manera de enfrentarse a campos como el trasplante de órganos, medicina regenerativa o el abordaje personalizado de tumores u otras patologías.

Aunque se hayan conseguido este avance tan importante, Elisabeth Engel (del Departamento de Ciencia de los Materiales en la Politécnica de Cataluña), que alega que aunque ya existe la bioimpresión  para su aplicación a la medicina todavía faltan desarrollar dos procesos; la creación de una biotinta operativa, con una consistencia que aún no tiene , y el cultivo de células madre que permitan generar tejidos.

Fuentes: El Imparcial, 3Dnatives.

CREAN E IMPLANTAN UN OJO IMPRESO EN 3D

Un hombre británico es el primer paciente del mundo al que se le implanta un ojo impreso en 3D, según el Hospital Moorfields Eye de Londres.

La tecnología de impresión 3D es un motor imprescindible en campos como la construcción o la medicina. Gracias a la bioimpresión, un método que permite crear estructuras celulares a partir de biotintas cargadas con células madre, se podrá suplir la falta de donantes de órganos. El proceso para conseguir imprimir tejidos biológicos no es nada sencillo. Empieza en el laboratorio. Allí los científicos toman muestras de tejidos o células madre del paciente y se cultivan esperando que se multipliquen sobre una placa de Petri. Después de ello, esas células se transforman en una especie de tinta biológica, que es la que se utiliza en la bioimpresión. Una vez que se cuenta con ese biomaterial, se carga en un cartucho, y la impresora se programa para imprimir diferentes tejidos u órganos, a la medida de lo que requiere el paciente. En el proceso de impresión, la tinta es depositada capa por capa siguiendo el patrón previamente programado y dictado por la impresora. Durante este proceso, se deposita un gel que funciona como pegamento hasta que poco a poco, se consigue el resultado deseado. Al final, el gel es extraído y el producto final puede ser empleado.

Cada vez son más los laboratorios que imprimen tejidos y órganos en 3D, realizando implantes de hígados, riñones e incluso ojos, (como ocurre en este caso). Su objetivo es darle a estas prótesis 3D un uso eficiente basándose en las necesidades de cada paciente.

Steve Verze, un ingeniero británico de 47 años, recibió el ojo izquierdo en noviembre de 2021, convirtiéndose en el primer paciente que recibe una prótesis ocular totalmente digital creada con bioimpresión 3D. Este ojo está diseñado para conseguir profundidad real de la pupila y una definición más clara. Los ojos protésicos acrílicos, es decir, otros diseños anteriores, consistían en un iris pintado a mano sobre un disco, que se incrustaba en la cuenca del ojo. Este diseño, además de ser menos realista, evitaba que la luz llegara correctamente a la profundidad del ojo. También implicaba hacer un molde de la cuenca del ojo, sin embargo, en el caso del ojo impreso en 3D, sólo es necesario escanear esa cavidad para obtener una imagen detallada. 

Además de todos estos beneficios, la velocidad de creación de la prótesis 3D es otra ventaja, necesita mucho menos tiempo para producirse. Este factor es determinante, ya que agilizaría mucho las interminables listas de pacientes que necesitan órganos donados. La prótesis se puede crear en 2 horas y media, aunque después se debe llevar a un oftalmólogo para pulirla y adaptarla. Este proceso tarda entre 2-3 semanas frente a las 6 semanas o más que suele durar el proceso de fabricación de las prótesis comunes. La imagen en 3D generada de esta prótesis ocular, se mandó a Alemania para ser impresa antes de ser enviada de regreso al Reino Unido, donde fue terminada por un oftalmólogo del Hospital Moorfields Eye. El profesor Mandeep Sagoo, líder clínico del proyecto en el Hospital Moorfields Eye y profesor de oftalmología y oncología ocular en el University College de Londres, expresó en un comunicado su emoción por el potencial del nuevo método de desarrollo. Es un fantástico avance, ya que se aproxima que más de 8 millones de personas en todo el mundo llevan una prótesis ocular y en los últimos 50 años no se habían desarrollado avances significativos. 

Algunos de los logros que se han realizado en el ámbito de impresión 3D de células, órganos y sobre todo tejidos son:

En 2012, una mujer belga de 83 años recibió su primera mandíbula producida por una impresora 3D, mientras en 2013 se obtuvieron los primeros tejidos artificiales que se comportan como vivos. Para crear tejidos se deben utilizar biomateriales compatibles con el organismo del cuerpo humano, intentando reducir al mínimo la posibilidad de rechazo. Suelen ser polímeros biodegradables de gran utilidad.

En 2014, fue el turno de la tráquea impresa a partir de células del paciente. En este año también se produjeron los primeros bronquios artificiales y los vasos sanguíneos sintéticos.

La impresión 3D triunfó en Italia en octubre de 2019, en el Instituto Ortopédico Rizzoli di Bologna, fue reconstruido un tobillo entero con una prótesis impresa hecha a medida en un paciente de 57 años.

Estas son algunas de las muchas prótesis que se han realizado a lo largo de estos años, manteniendo siempre como objetivo la producción individualizada y personalizada de cada paciente. Además, esta técnica podría acabar por completo con los ensayos clínicos en animales, gracias a la creación de modelos reproductibles de tejido humano. También fomenta el uso de la medicina regenerativa, la bioimpresión puede producir tejidos complejos que reparan las zonas afectadas del paciente. Aun así, un inconveniente es que la posición de las células 3D es muy complicada, ya que se mueven dentro de las estructuras impresas y pueden llegar a romperlas con facilidad. Pero permiten incorporar los nutrientes al resto del cuerpo y la circulación de la sangre.

Está claro que la medicina va ligada a la tecnología, y en un futuro estos métodos, como la bioimpresión, facilitarán la investigación de nuevas enfermedades.

Fuente: El Mundo, Medicina y Salud, Infotecnovisión, Ámbito

FABRICACIÓN DE REPUESTOS PARA EL CUERPO HUMANO CON LA BIOIMPRESIÓN DE TEJIDOS

Los diccionarios científicos deben hacer espacio a un nuevo vocablo: “la bioimpresión”, que es un procedimiento mediante el cual se desarrollan tejidos biosintéticos utilizando impresoras y técnicas de 3D.

En 2012, el grupo de investigación en medicina regenerativa del Centro Médico Baptista Wake Forest (Winston-Salem, E.E.U.U.) dirigido por el doctor Anthony Atala, consiguió crear tejido cartilaginoso combinando dos procesos de fabricación en los que se utilizó dos máquinas: por un lado, una máquina de electrohilado o electrospinning que se encargaba de crear capa a capa una serie de matrices o redes flexibles y porosas de polímeros sintéticos por medio de una corriente eléctrica; y por el otro, una impresora de inyección de tinta modificada, que usa la matriz de polímeros anterior para depositar en ella células cartilaginosas obtenidas de la oreja de un conejo como si fueran gotas de tinta que se multiplican una vez adheridas a esta red.

Combinando estos dos sistemas, estos científicos consiguieron crear un cartílago con estructura sintética y contenido biológico. Así, el material sintético asegura las propiedades de resistencia y flexibilidad, mientras que el gel celular ofrece un ambiente adecuado para el crecimiento celular.

Después de obtener este tejido biosintético, lo cultivaron durante dos semanas en el laboratorio, viendo que había multiplicación celular. Y en una siguiente fase, tomaron muestras y lo implantaron en las orejas de varios grupos de animales. Dos meses después, volvieron a analizar el tejido implantado y comprobaron que seguía vivo y que conservaba la característica resistencia y elasticidad propias del tejido cartilaginoso.

Pero en 2016 han optimizado el procedimiento anterior con una nueva bioimpresora llamada ITOP, cuyas siglas en inglés significan “sistema integrado de impresión de tejidos y órganos” y que puede realizar el desarrollo ella sola por completo: crea una matriz de polímeros con la estructura básica del tejido a imprimir, y sobre ella inyecta un hidrogel enriquecido con las células de conveniencia (mioblastos, condrocitos, células madres embrionarias,...).

El éxito de la investigación con esta nueva bioimpresora se basa en que a los seis días de conseguir el biomaterial impreso, se observó reproducción celular, y se confirmó su viabilidad estructural y funcional tras superar la supervivencia celular el 90% de los implantes realizados en diferentes tipos de animales, y que todos ellos se reprodujeron generando nuevo tejido. Además el punto esencial de esta regeneración parece ser que fue el haber incluido una serie de microcanales por donde el oxígeno y los nutrientes pudieron circular dentro de la matriz impresa.

Ahora el objetivo de este equipo de investigación que dirige el doctor Atala está en crear tejido que pueda ser trasplantado en pacientes humanos.

Se cree que en un futuro cercano, se podría replicar exactamente los tejidos y órganos más complicados del cuerpo humano con la consistencia, dimensión, propiedades biológicas y mecánicas que permitan restaurar la función de un tejido o un órgano y ser incorporados en pacientes que necesiten reemplazar una parte de su cuerpo por otra enferma, que no funcione o para curar enfermedades crónicas.

Fuentes: La Sexta, El País, Investigación y Ciencia