N.63 – Bioimpresión 3D en biomedicina

La presente reseña se refiere a tres (3) publicaciones sobre bioimpresión 3D en biomedicina. La primera (1) es un libro de referencia sobre la temática. La segunda (2) es un artículo que focaliza sobre una nueva biotinta para la impresión de órganos en 3D. La tercera (3) trata sobre la impresión de piel en 3D para la reparación de heridas crónicas.

1.- Primera fuente: Libro sobre bioimpresión 3D en medicina (1)

La tecnología de bioimpresión 3D ofrece capacidades para el diseño y fabricación de estructuras biológicas y tisulares. La investigación para aumentar la complejidad y funcionalidad de las estructuras bioimpresas continúa expandiéndose a través de innovaciones en hardware, técnicas y materiales de bioimpresión, con el objetivo de producir construcciones específicas para cada paciente.

En respuesta al intenso interés y al continuo crecimiento del campo, el libro aquí aludido ofrece un pormenorizado estado del arte en materia de bioimpresión y sus tecnologías centrales y asociadas. Su objetivo es servir como literatura de referencia para estudiantes, investigadores y profesionales, académicos, gobierno, industria médica y atención médica.

El libro proporciona desarrollos actuales y emergentes en materia de tecnologías de bioimpresión 3D, bioenlaces, materiales, aplicaciones y normas regulatorias; bioimpresión de tejidos complejos, modelos de tejidos y enfermedades, vasculatura y tejido musculoesquelético. El capítulo final está dedicado a las aplicaciones clínicas de la bioimpresión, incluidos los aspectos de seguridad, éticos y reglamentarios.

2.- Segundo artículo: Nueva biotinta para la impresión de órganos en 3D exhibe características promisorias (2.1.) (2.2.)

Las enfermedades pulmonares crónicas son la tercera causa de muerte en todo el mundo e implican un coste -para la Unión Europea- de más de 380.000 millones de euros anuales. Para muchas de dichas enfermedades no existe cura y la única opción en etapa terminal es el trasplante de pulmón.

Dado que no hay suficientes donantes de pulmón para satisfacer la demanda clínica, los investigadores procuran aumentar la disponibilidad de pulmones para trasplantes. Un enfoque promisorio consiste en fabricar pulmones en laboratorio mediante la combinación de células con un andamiaje de bioingeniería. Pero si bien recientes avances en bioimpresión 3D permiten generar intrincadas estructuras relevantes para el tejido humano, aún no se dispone de biotintas adecuadas para replicar geometrías complejas.

En el artículo aquí reseñado investigadores de la Universidad de Lund en Suecia describen el desarrollo de una nueva clase de biotintas híbridas específicas de tejido, que mantienen la actividad biológica durante y después de la bioimpresión 3D de tejido complejo y mecánicamente estable. Estas biotintas están compuestas por un polímero natural (alginato) reforzado con matriz extracelular derivada de tejido descelularizado (rECM). Esta nueva biotinta permite -por primera vez- bioimprimir en 3D pequeñas vías respiratorias humanas con la ayuda de células de los pacientes. Las construcciones impresas en 3D son biocompatibles y apoyan el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos en el material trasplantado.

El rECM tiene propiedades reológicas (viscosidad, plasticidad, elasticidad) y de gelificación beneficiosas para la bioimpresión 3D, al tiempo que exhibe las propiedades biológicamente inductivas que apoyan la maduración del tejido ex vivo e in vivo. Estas biotintas permiten nitidez y precisión, resisten la sedimentación de las células, mejoran la viabilidad de múltiples tipos de células y mejoran la estabilidad mecánica en hidrogeles derivados de ellas.

El equipo implantó las construcciones en 3D impresas con la nueva biotinta en un modelo de ratón, donde fueron bien toleradas y sustentaron nuevos vasos sanguíneos. Es importante validar aún más la funcionalidad de las vías respiratorias pequeñas a lo largo del tiempo y explorar la viabilidad de este enfoque en modelos animales grandes.

3.- Tercer artículo: Impresión de piel en 3D para la reparación de heridas crónicas (3.1.) (3.2.) (3.3.) (3.4.)

Las heridas crónicas afectan a más de 7 millones de pacientes en EE.UU. con un gasto anual en tratamiento de U$S 25 mil millones. El uso de autoinjertos está limitado por la disponibilidad de áreas adecuadas de piel donante sana, mientras que otros tratamientos implican múltiples y costosos procedimientos quirúrgicos.

En el artículo aquí reseñado investigadores del Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) describen un diseño novedoso y una validación de prueba de concepto de un sistema de bioimpresión móvil de piel que proporciona un manejo rápido, localizado y situado de heridas extensas. El sistema integra tecnología de imágenes para determinar la topografía de una herida con la administración precisa de células in situ para adaptar la tecnología a las necesidades individuales del paciente. Los criterios de diseño para un sistema de bioimpresión cutánea in situ fueron los siguientes: (1) portátil y apto para ser transportado rápidamente, (2) capacidad para identificar y medir con precisión una amplia gama de tamaños de heridas y topologías, (3) capacidad para entregar múltiples tipos de células a una localización espacial precisa adaptada a un herida individual, (4) facilidad de esterilización. y (5) facilidad de operación y mantenimiento con un costo relativamente bajo.

El dispositivo imprime células de la piel directamente sobre una herida, enviando fibroblastos dérmicos y queratinocitos epidérmicos a ubicaciones específicas de la herida, replicando la estructura en capas y acelerando la formación de la estructura y las funciones normales de la piel. El primer sistema de su clase utiliza las propias células del paciente para bioimprimir la piel donde se necesita. El aspecto único de esta tecnología es la movilidad del sistema y la capacidad de proporcionar manejo –in situ- de heridas extensas, escaneándolas y midiéndolas para depositar las células directamente donde se necesitan para generar piel.

El WFIRM de la Wake Forest School of Medicine, es reconocido como líder internacional en la traslación de descubrimientos científicos a terapias clínicas. La bioimpresora WFIRM, que puede utilizar in situ las propias células del paciente, imita la curación natural de la piel pero mucho más rápido. Si tiene éxito, podría transformar la curación de heridas.