N.43 – Bioimpresión 3D: principios, realidades y perspectivas

Las técnicas de “bioimpresión 3D” (o tridimensional) se aplican asiduamente en ingeniería de tejidos, mediante el uso de biotintas que contienen células vivas y biomateriales. En lo posible se utilizan las propias células del paciente en injertos autólogos que permitan prescindir de donantes y de tratamientos inmunosupresores. Entre las aplicaciones más difundidas en la actualidad se destacan la impresión de prototipos y guías quirúrgicas personalizadas, así como de modelos anatómicos para enseñanza y planificación de cirugías.

En la revisión aquí reseñada se describen los principios de la bioimpresión 3D, así como sus actuales limitaciones y perspectivas. Para elaborarla los autores realizaron una búsqueda bibliográfica -en la base de datos PubMed / MEDLINE- de todas las publicaciones en idioma inglés hasta mayo de 2018, seleccionándose un total de 40 publicaciones.

Los tres pilares de la ingeniería de tejidos son: (a) las células, (b) la arquitectura tisular y (c) las señales (factores de crecimiento). A la fecha se ha logrado imprimir la mayoría de los tejidos (p. ej. piel, cartílago, músculo) con resultados prometedores in vitro. La principal limitación para imprimir órganos y tejidos compuestos de mayor tamaño reside en los problemas de vascularización.

La bioimpresión 3D para la ingeniería de tejidos fue descripta -por Murphy y Atala (1)– como “composición precisa capa por capa de materiales biológicos, bioquímicos y células vivas, con control espacial de la ubicación de componentes funcionales (matriz extracelular, células y microvasos preorganizados) para fabricar estructuras 3D”.

Para elaborar una biotinta las células diferenciadas o células madre se integran en un biomaterial fluido (polímeros sintéticos o naturales). El proceso de impresión es similar a la impresión 3D clásica. El objeto impreso se mantiene bajo condiciones específicas dentro de una incubadora y transita una etapa de maduración que consiste en la adición de señales intercelulares, como factores de crecimiento específicos (por ejemplo: proteína morfogenética ósea o factor de crecimiento endotelial vascular, VEGF), así como el suministro de medio de cultivo. Algunos autores incorporan al tiempo como una cuarta dimensión (bioimpresión 4D).

Los objetivos de corto y mediano plazo de la bioimpresión 3D se centran en dos aplicaciones principales: (a) los modelos celulares y de tejidos (sanos y patológicos) in vitro, y (b) las construcciones de ingeniería de tejidos para la implantación in vivo

Una de las mayores limitaciones para una sistematización del “estado del arte” reside en la dificultad para lograr consensos, dada la cantidad de factores y parámetros involucrados. Son tantas las opciones en la composición de las biotintas (células y biomateriales), condiciones de impresión (tipo de impresora, temperatura, velocidad) y procedimiento de maduración (señales y biorreactores), entre otros factores, que resulta sumamente arduo consensuar estándares para cada tipo de tejido.

Otro desafío reside en la vascularización. El resultado global del implante de tejidos impresos depende, entre otros factores, del diseño, formación y maduración de los conductos que conforman la red vascular (desde grandes vasos hasta capilares). Una vez que se resuelvan las actuales limitaciones técnicas de la vascularización, para viabilizar la impresión de órganos para uso médico, podrían aparecer problemas legales, regulatorios y socio-éticos que deberían anticiparse y atenderse oportunamente para que no interfieran –en su momento- sobre la evolución de la bioimpresión.