La 'bioimpresión' en 3D podría ayudar con los defectos cardíacos de los niños y otras cosas
Por Natalie Sabin
11 de julio de 2022 - Casi uno de cada 100 niños en Estados Unidos nace con defectos cardíacos. Los efectos pueden ser devastadores y obligan al niño a depender de dispositivos implantados que deben cambiarse con el tiempo.
"Las soluciones mecánicas no crecen con el paciente", dice el doctor Mark Skylar-Scott, profesor de bioingeniería de la Universidad de Stanford. "Eso significa que el paciente necesitará múltiples cirugías a medida que crezca".
Él y su equipo están trabajando en una solución que podría proporcionar a esos niños una mejor calidad de vida con menos cirugías. Su idea: Utilizar "bioimpresoras" 3D para elaborar los tejidos que los médicos necesitan para ayudar a un paciente.
"El sueño es poder imprimir tejidos cardíacos, como válvulas y ventrículos, que estén vivos y puedan crecer con el paciente", dice Skylar-Scott, que ha pasado los últimos 15 años trabajando en tecnologías de bioimpresión para crear vasos y tejidos cardíacos.
La impresora 3D para tu cuerpo
La impresión 3D normal funciona de forma muy parecida a la impresora de chorro de tinta de la oficina, pero con una diferencia clave: En lugar de rociar una sola capa de tinta sobre el papel, una impresora 3D libera capas de plásticos fundidos u otros materiales de una en una para construir algo de abajo hacia arriba. El resultado puede ser prácticamente cualquier cosa, desde piezas de automóvil hasta casas enteras.
La bioimpresión tridimensional, o el proceso de utilizar células vivas para crear estructuras en 3D como piel, vasos sanguíneos, órganos o huesos, parece algo sacado de una película de ciencia ficción, pero en realidad existe desde 1988.
Mientras que una impresora 3D puede basarse en plásticos u hormigón, una bioimpresora requiere "cosas como células, ADN, microARN y otra materia biológica", dice el doctor Ibrahim Ozbolat, profesor de ciencias de la ingeniería y mecánica, ingeniería biomédica y neurocirugía en la Universidad de Penn State.
"Esos materiales se cargan en hidrogeles para que las células puedan permanecer viables y crecer", dice Ozbolat. "Esta 'biotinta' se coloca en capas y se le da tiempo para que madure y se convierta en un tejido vivo, lo que puede llevar de 3 a 4 semanas".
¿Qué partes del cuerpo han podido imprimir los científicos hasta ahora? La mayoría de los tejidos creados mediante bioimpresión hasta la fecha son bastante pequeños, y casi todos están todavía en diferentes fases de prueba.
"Se han iniciado ensayos clínicos para la reconstrucción de orejas con cartílago, la regeneración de nervios y la regeneración de la piel", dice Ozbolat. "En los próximos 5 a 10 años, podemos esperar más ensayos clínicos con tipos de órganos complejos".
¿Qué es lo que frena la bioimpresión?
El problema de la bioimpresión en 3D es que los órganos humanos son gruesos. Se necesitan cientos de millones de células para imprimir un solo milímetro de tejido. Esto no sólo requiere muchos recursos, sino que también consume mucho tiempo. Una bioimpresora que expulsara células individuales a la vez necesitaría varias semanas para producir incluso unos pocos milímetros de tejido.
Pero Skylar-Scott y su equipo han logrado recientemente un avance que puede ayudar a reducir considerablemente el tiempo de fabricación.
En lugar de trabajar con células individuales, el equipo de Skylar-Scott ha conseguido bioimprimir con un grupo de células madre llamadas organoides. Cuando se colocan varios organoides cerca unos de otros, se combinan, de forma similar a como se agrupan los granos de arroz. Estos grupos se autoensamblan para crear una red de estructuras diminutas que se asemejan a órganos en miniatura.
"En lugar de imprimir células individuales, podemos imprimir con bloques de construcción más grandes [los organoides]", afirma Skylar-Scott. "Creemos que es una forma más rápida de fabricar tejidos".
Aunque los organoides aceleran la producción, el siguiente reto de esta forma de bioimpresión en 3D es disponer de suficientes materiales.
"Ahora que podemos fabricar cosas con muchas células, necesitamos muchas células para practicar", dice Skylar-Scott. ¿Cuántas células se necesitan? Dice que "un científico típico trabaja con 1 o 2 millones de células en una placa. Para fabricar un órgano grande y grueso, se necesitan de 10 a 300 mil millones de células".
Cómo la bioimpresión podría cambiar la medicina
Una de las perspectivas de la bioimpresión es crear tejido cardíaco vivo y órganos completos para su uso en niños. Esto podría reducir la necesidad de trasplantes y cirugías de órganos, ya que los tejidos vivos crecerían y funcionarían junto con el propio cuerpo del paciente.
Pero hay que resolver muchos problemas antes de que se puedan imprimir y hacer viables tejidos corporales clave.
"Ahora mismo estamos pensando en lo pequeño en lugar de imprimir un corazón entero", dice Skylar-Scott. En su lugar, se centran en estructuras más pequeñas como válvulas y ventrículos. Y esas estructuras, dice Skylar-Scott, están al menos a 5 o 10 años vista.
Mientras tanto, Ozbolat imagina un mundo en el que los médicos podrían bioimprimir exactamente las estructuras que necesitan mientras el paciente está en la mesa de operaciones. "Es una técnica en la que los cirujanos podrán arrastrar la impresión directamente sobre el paciente", afirma Ozbolat. Esta tecnología de impresión de tejidos está en pañales, pero su equipo se dedica a hacerla avanzar.
