Por Hermes Lavallén
Foto: Cellink Life Sciences https://www.cellink.com/
La bioimpresión es un proceso de fabricación aditiva en el que biomateriales como hidrogeles u otros polímeros se combinan con células y factores de crecimiento y luego se imprimen para crear estructuras similares a tejidos que imitan los tejidos naturales.
La tecnología utiliza un material conocido como bioink para crear estas estructuras capa por capa. La técnica es ampliamente aplicable a los campos de la medicina y la bioingeniería. Recientemente, la tecnología incluso ha logrado avances en la producción de tejido cartilaginoso para su uso en reconstrucción y regeneración.
En esencia, la bioimpresión funciona de manera similar a la impresión 3D convencional. Un modelo digital se convierte en un objeto físico 3D capa por capa. En este caso, sin embargo, se utiliza una suspensión de células vivas en lugar de un termoplástico o una resina.
Para optimizar la viabilidad celular y lograr una resolución de impresión adecuada para una correcta estructura de matriz celular, es necesario mantener condiciones de impresión estériles. Esto asegura precisión en tejidos complejos, distancias requeridas de célula a célula y salida correcta.
El proceso involucra principalmente la preparación, impresión, maduración y aplicación. Esto se puede resumir en los tres pasos clave:
–La pre-bioimpresión implica la creación del modelo digital que producirá la impresora. Las tecnologías utilizadas son la tomografía computarizada (TC) y la resonancia magnética (RM).
–La bioimpresión es el proceso de impresión real, donde el bioink se coloca en un cartucho de impresora y la deposición se realiza según el modelo digital.
–La post-bioimpresión es la estimulación mecánica y química de las piezas impresas para crear estructuras estables para el material biológico.
Implicaciones y potencial
Aunque se encuentra en diferentes áreas del reino animal, el grado en que los humanos pueden regenerar extremidades, órganos y tejidos debido a lesiones graves es muy bajo (una excepción es el hígado), especialmente en comparación con animales como el asombroso Axolotl (Ajolote).
La investigación científica sobre el uso de la bioimpresión 3D para recrear y regenerar miembros y órganos humanos a partir del ADN específico del paciente avanza lenta pero seguramente.
Las implicaciones y el potencial para los pacientes con trasplante de órganos con pronósticos potencialmente mortales son profundos. Incluso cuando hay un donante de órganos compatible para pacientes que necesitan un trasplante, el rechazo del órgano trasplantado por parte del anfitrión es una amenaza constante para la cirugía completa.
Los pacientes con trasplante de órganos se someten a una profilaxis para el rechazo, que consiste en tomar una serie de medicamentos con el fin de prevenir o reducir el rechazo de órganos. Si los cirujanos y los profesionales médicos pudieran ofrecer a los pacientes una «copia» de sus órganos basándose en sus propios perfiles de ADN, la profilaxis del rechazo podría volverse innecesaria.
Foto: Bioimpresora 3D de la serie R-GEN, de la empresa suiza REGENHU de tecnología médica
Impacto
La bioimpresión 3D contribuye a avances significativos en el campo médico de la ingeniería de tejidos al permitir que se realicen investigaciones sobre biomateriales. Los biomateriales son los materiales adaptados y utilizados para imprimir objetos tridimensionales.
Algunas de las sustancias de bioingeniería más notables suelen ser más fuertes que los materiales corporales promedio, incluidos los tejidos blandos y los huesos. Estos componentes pueden actuar como futuros sustitutos, incluso mejoras, de los materiales originales de la estructura. El alginato, por ejemplo, es un polímero aniónico con muchas implicaciones biomédicas que incluyen viabilidad, fuerte biocompatibilidad, baja toxicidad y mayor capacidad estructural en comparación con algunos de los materiales estructurales del cuerpo.
Los hidrogeles sintéticos también son comunes, incluidos los geles basados en PV. La combinación de ácido con un reticulante basado en PV iniciado por UV ha sido evaluada por el Instituto de Medicina Wake Forest y se ha determinado que es un biomaterial adecuado. Los ingenieros también están explorando otras opciones, como la impresión de microcanales que pueden maximizar la difusión de nutrientes y oxígeno de los tejidos vecinos.
Además, la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa (DTRA) es una agencia dentro del Departamento de Defensa de los Estados Unidos (DoD), tiene como objetivo imprimir mini órganos como corazones, hígados y pulmones como el potencial para probar nuevos medicamentos con mayor precisión y quizás eliminar la necesidad de pruebas en animales.
Foto: Una impresión en 3D de una válvula cardíaca artificial. Imagen: Jonathan T. Butcher, Universidad de Cornell
Los investigadores reconocieron que la biología no era solo una fuente de desafíos. Combinado con la tecnología, ofrecieron soluciones reales. Los ingenieros moleculares, los científicos médicos y los biólogos se unieron y nació un nuevo paradigma: la bioconvergencia.
La bioconvergencia es un segmento de la industria dentro de la atención médica y la investigación en ciencias de la vida que enfatiza la sinergia entre la ingeniería / tecnología y los sistemas computarizados. La bioconvergencia se basa en el entendimiento de que la biología y la tecnología, los dos pilares de la biotecnología, no son tan difíciles de reconciliar como parecen.
La bioconvergencia no se limita a etapas particulares de la cadena biotecnológica. Es un enfoque que se puede aplicar de principio a fin. Muchas áreas emergentes de la biotecnología, desde la ómica y la bioimpresión hasta el biomimetismo y el diagnóstico.
Foto: Presentación de Bioimpresoras 3D de la serie R-GEN, en la Conferencia de MIT Sloan y la Universidad de Chile, 2017.
Foto: Hermes Lavallén y Lee Ullmann, organizador de la conferencia del MIT Sloan School of Management en Santiago de Chile, 2017.
El 25 de mayo de 2017 en Santiago, Chile, MIT Sloan y la Universidad de Chile organizaron una conferencia titulada, Strategic Analytics: Changing the Future of Healthcare (Análisis estratégico: Cambiando el futuro de la atención médica). La conferencia atrajo a cientos de investigadores y líderes de la academia, la salud, el gobierno y la industria. Se presentó la Bioimpresora 3D de la serie R-GEN entre otras innovaciones de la fabricación biomédica y la telemedicina.
Sitio web de la conferencia: https://www.mithealthcare2017.com
