Bio-impresoras 3D

Bio-impresoras 3D



En medicina los trasplantes de órganos son algo bastante difícil y complejo de llevar a cabo. Muchas veces el organismo rechaza un órgano con células ajenas, lo cual puede llegar a complicar severamente la vida del paciente, siendo muy difícil tratar este tipo de casos.

Una bio-impresora que imprime tejidos en tres dimensiones como piel y cartílago, para ser utilizados en implantes, es una de las nuevas tecnologías en medicina regenerativa que fue presentada en el Encuentro Mundial de Ciencias, organizado por la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS) en Washington.

“Lo que hacemos es sustituir la tinta que usamos en una impresora para papel por materiales orgánicos (células) y así poder imprimir tejidos biológicos de seres vivos”, explicó al diario chileno La Tercera, Hod Lipson, ingeniero robótico y director del Laboratorio de Síntesis Computacional de la U. de Cornell, EE.UU.

La impresora tiene múltiples cartuchos que van inyectando la biotinta sobre una superficie formando capa por capa la estructura biológica en tres dimensiones.

La bio-impresora cabe dentro de un armario estándar de bio-seguridad para uso estéril, e incluye dos cabezas de impresora, una para colocar células humanas, y la otra para colocar un hidrogel, trama, o matriz de soporte. La cabeza de impresión celular forma las células en gotas de 100 μm- 500 μm de diámetro, conteniendo cada una 10.000-30.000 células. Las gotas retienen su forma bien y pasan fácilmente a través del proceso de impresión de inyección de tinta. La segunda cabeza de inyección se usa para depositar un hidrogel a base de azúcar usado como andamio, que no interfiere con las células y se adhiere a ellas. Una vez que la impresión se ha completado, la estructura es dejada durante un día o dos para permitir que las gotas se fusionen. Una vez que ha madurado, el hidrogel se retira desde el exterior y se jala desde el centro como un trozo de cuerda. Un sistema de calibración basado en láser, controlado por computador es usado para posicionar repetidamente la punta capilar unida a la cabeza de la impresora, asegurando que las células sean colocadas en exactamente la posición correcta dentro de un micrómetro de tolerancia. La bio-impresora 3D incluye una interfaz de software que les permite a los ingenieros construir un modelo de la construcción de un tejido antes de que la impresora comience las construcciones físicas de los órganos, célula por célula.

“Imaginemos que yo necesito un implante de cartílago en mi rodilla tras un accidente. Extraemos tejido de la zona que está lesionada, incubamos esas células para crear más células y una vez que ya estén maduras las introducimos en una tinta a base de hidrogel en un 99% que está dispuesta en un cartridge y las utilizamos para imprimir un nuevo cartílago en el tamaño necesario para cubrir la zona dañada. Estamos trabajando para que el material tenga un equilibrio y sea lo suficientemente moldeable y a su vez resistente”, agrega Lipson.

Para empezar, se harán solo tejidos simples, como la piel, músculo, y partes cortas de vasos sanguíneos. Sin embargo, una vez los ensayos clínicos se completen, las impresoras empezarán a producir vasos sanguíneos para usar como injertos en procedimientos de cirugía de “bypass”.
Hasta ahora el equipo de la U. de Cornell ha aplicado la bioimpresora sólo en animales, especialmente en ratones y vacas. Aún no la han probado en pacientes. Según Lipson, “ahora el gran desafío es que el implante pueda ajustarse perfectamente y el nuevo tejido logre adherirse sin problemas y regenerarse”.

Con más investigación, sería posible producir partes más grandes, más complejas del cuerpo. Por ejemplo, como la impresora tiene la capacidad de hacer tubos ramificados, la tecnología puede usarse para crear las redes de los vasos sanguíneos necesarios para sostener órganos impresos más grandes, como riñones, hígados, y aún corazones. La bio-impresora fue construida por Invetech (Melbourne, Australia), bajo contrato de Organovo (San Diego, CA, EU), creadores de la tecnología propia de bio-impresión NovoGen.


“Los científicos e ingenieros pueden usar las bio-impresoras 3D para poder colocar células de casi cualquier tipo en un patrón deseado en 3D”, dijo Keith Murphy, director ejecutivo de Organovo. Los investigadores pueden colocar células hepáticas en una trama pre-formada, soportar células renales con una trama co-impresa, o formar capas adyacentes de tejido epitelial y tejido blando estromal que crece en un diente maduro.

Cuando este proceso se aplique en humanos no requerirá de inmunosupresores para evitar el rechazo del nuevo material, debido a que proviene de las células del propio paciente y no de un donante.

Hasta ahora han creado tejidos como piel, cartílagos -orejas principalmente- y hueso. En el futuro el objetivo es reproducir órganos tan complejos como útero, arterias o un corazón. El próximo paso será crear un procedimiento de vascularización para estos órganos, necesario para la irrigación mediante vasos sanguíneos. “Esperamos ayudar a muchas personas que necesitan un trasplante de órgano o tienen un problema de movilidad por el daño en algún disco de la columna”, dice Lipson.

Finalmente la idea sería para los cirujanos tener tejido a pedido para varios usos, y la mejor manera de hacer eso es colocar varias bio-impresoras en las manos de los investigadores y darles la capacidad de hacer tejidos tridimensionales a pedido”

Acá dejo un video ejemplificando el proceso de impresión: