Ingenieros producen una biotinta que permite imprimir en 3D en el cuerpo

Una colaboración entre el doctor Ali Khademhosseini, director y director general del Instituto Terasaki, el doctor David J. Hoelzle, del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Universidad Estatal de Ohio, y el doctor Amir Sheikhi, del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad Estatal de Pennsylvania, ha producido una biotinta especialmente formulada para imprimir directamente en el cuerpo en 3D.

"Esta formulación de biotinta es imprimible en 3D a temperatura fisiológica, y puede ser reticulada con seguridad usando luz visible dentro del cuerpo", explica Ali Asghari Adib, uno de los autores del trabajo, que se ha publicado en la revista 'Biofabrication'. Para construir el tejido, utilizaron la impresión robótica en 3D, que utiliza maquinaria robótica fijada con una boquilla. La tinta biológica puede ser dispensada a través de la boquilla, como un tubo de hielo exprime el gel de escritura, sólo que de una manera muy precisa y programable.

De la ciencia ficción a la Medicina

En la serie de televisión Westworld, las partes del cuerpo humano se construyen en marcos robóticos usando impresoras 3D. Aunque la ciencia todavía está lejos de este escenario, las impresoras 3D se están utilizando cada vez más en la medicina. Por ejemplo, puede utilizarse para producir partes del cuerpo como articulaciones ortopédicas y prótesis, así como porciones de hueso, piel y vasos sanguíneos.

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El equipo también trabajó en métodos para fijar piezas del tejido formado con esta biotinta en superficies blandas

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Sin embargo, la mayoría de estos tejidos se crean en un aparato fuera del cuerpo y se implantan quirúrgicamente. Este procedimiento puede implicar la realización de grandes incisiones quirúrgicas, lo que supone un riesgo añadido de infección y un mayor tiempo de recuperación para el paciente. Y como hay un lapso de tiempo entre el momento en que se crea el tejido y el momento en que se implanta en el paciente, pueden producirse más complicaciones. Para prevenir estas complicaciones, este equipo de científicos ha desarrollado una tecnología para imprimir tejidos directamente en el cuerpo.

Hay dos componentes básicos necesarios para producir un tejido diseñado: una 'tinta biológica' similar a un fluido que consiste en un material marco mezclado con células vivas, y factores de crecimiento para ayudar a las células a crecer y desarrollarse en un tejido regenerado.

Al desarrollar tejidos para su implantación directa en el cuerpo, hay que tener en cuenta otras cosas: la construcción del tejido tendría que realizarse a la temperatura del cuerpo (37°C), el tejido tiene que adherirse de manera efectiva al tejido orgánico blando y vivo y cualquier paso del procedimiento no debería ser perjudicial para el paciente. Uno de esos pasos perjudiciales en los métodos actuales es la aplicación de la dañina luz ultravioleta necesaria para solidificar el tejido construido.

Impresión en tejidos blandos

El equipo también trabajó en métodos para fijar piezas del tejido formado con esta biotinta en superficies blandas. En los experimentos que intentaban adherir el tejido a trozos de tiras de pollo crudo y agarosa, el equipo empleó una técnica única de entrelazado utilizando la impresora robótica 3D y su biotinta especialmente formulada. La punta de la boquilla fue modificada para poder penetrar en las superficies blandas y llenar el espacio perforado con bio-tinta mientras se retiraba; esto creó un anclaje para la construcción del tejido. Cuando la punta de la boquilla llegó a la superficie, dispensó una gota adicional de bio-tinta para "fijar" el ancla. "El mecanismo de enclavamiento permite una mayor adherencia de los andamios al sustrato de tejido blando dentro del cuerpo del paciente", detalla Asghari Adib.

Esas mejoras en la ingeniería de tejidos son fundamentales para ofrecer opciones laparoscópicas de menor riesgo y mínimamente invasivas para procedimientos como la reparación de defectos de tejidos u órganos, la ingeniería/implantación de parches para mejorar la función ovárica o la creación de mallas biofuncionales de reparación de hernias. Esas opciones serían más seguras para el paciente, ahorrarían tiempo y serían más rentables. Las modificaciones ulteriores del diseño de ingeniería tisular y el ajuste de otras condiciones pueden aumentar las posibilidades de adaptación, abriendo así el camino a posibilidades ilimitadas de mejorar la salud del paciente.

"El desarrollo de tejidos personalizados que puedan abordar diversas lesiones y dolencias es muy importante para el futuro de la medicina. El trabajo que se presenta aquí aborda un importante desafío en la fabricación de estos tejidos, ya que nos permite entregar las células y materiales adecuados directamente al defecto en el quirófano", concluye Khademhosseini.