La bioimpresión (también conocida como bioimpresión 3D) es una combinación de impresión 3D con biomateriales para replicar partes que imitan tejidos, huesos y vasos sanguíneos naturales del cuerpo. Se utiliza principalmente en relación con la investigación de fármacos y, más recientemente, como andamiaje celular para ayudar a reparar ligamentos y articulaciones dañados. La bioimpresión se ha utilizado en medicina desde aproximadamente 2007 y se ha empleado para ayudar a estudiar o recrear casi todos los tejidos, cartílagos y órganos del cuerpo.
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Índice
Cómo funciona la bioimpresión
Una impresora 3D puede dar profundidad a lo que imprima, y una bioimpresora lo hace distribuyendo biomateriales como células vivas, pegamento sintético y estructuras de colágeno en capas para crear un objeto. Este proceso se denomina fabricación aditiva: los materiales que se introducen en la impresora se solidifican a medida que salen para crear un objeto 3D.
Pero no es tan sencillo como introducir materiales en una impresora 3D y pulsar un botón. Para llegar a la fase de fabricación aditiva, la impresora necesita recibir un plano (una imagen generada por ordenador de lo que está intentando crear). A continuación, se introducen en la impresora los materiales que se quieren utilizar para el objeto. La impresora lee el archivo digital que se le ha facilitado mientras imprime los materiales que se le han facilitado en capas para recrear el objeto deseado. Cada capa se enfriará y se pegará a las demás (gracias al colágeno, al pegamento o, en algunos casos, a las propias células), creando una pieza sólida y estable.
Para que las células vivas (comúnmente llamadas biotintas) se introduzcan en una bioimpresora, los investigadores pueden tomar varias vías. En primer lugar, se pueden obtener directamente del paciente para el que se están bioimprimiendo. O, si se utilizan con fines de investigación o en casos en los que no se pueden utilizar las propias células del paciente, se pueden utilizar células madre adultas , ya que se pueden manipular para obtener el tipo de células necesarias para la bioimpresión con el fin de recrear el tejido.
El plano que utiliza una bioimpresora suele ser un escaneo del paciente. Esto permite que la bioimpresora recree el tejido basándose en el escaneo y utilizando capas finas y precisas para construir o imprimir el tejido.
Bioimpresión en un chip
Una de las formas en que la bioimpresión 3D se está utilizando actualmente en las comunidades científicas y médicas es para probar la medicina regenerativa. En el Instituto Wyss de Harvard, los investigadores han desarrollado una bioimpresora 3D que puede producir tejidos vascularizados de células humanas vivas que se imprimen en un chip. Utilizan este tejido en un chip para conectarlo a un canal vascular, lo que permite a los investigadores proporcionar nutrientes al tejido para controlar el crecimiento y el desarrollo.
La capacidad de cultivar tejido en un chip ayuda a los investigadores a examinar nuevas técnicas en medicina regenerativa, así como en la prueba de fármacos. Al utilizar una bioimpresora 3D, los investigadores también pueden estudiar diferentes métodos de creación de chips. Uno de los logros fue la creación de un corazón en un chip, con sensores para fines de investigación y recopilación de datos. Es posible que antes esto requiriera pruebas con animales u otras medidas.
Bioimpresión e injertos óseos
En el campo de la medicina, todavía queda mucho por aprender y probar en la creación de órganos bioimpresos a escala humana, pero se están dando pasos importantes, como en el área de los injertos óseos para solucionar problemas con los huesos y las articulaciones que los rodean.
El avance más notable proviene de los investigadores de la Universidad de Swansea en Gales. Las bioimpresoras del equipo pueden crear materiales óseos artificiales en formas específicas necesarias utilizando un material regenerativo y duradero. Los investigadores de AMBER Science Foundation Ireland y Trinity College en Dublín, Irlanda, han creado un proceso para respaldar la bioimpresión 3D de material óseo para ayudar con los defectos causados por resecciones de tumores , traumatismos e infecciones, así como deformidades óseas genéticas.
La Universidad de Nottingham, en Inglaterra, también ha logrado avances en este campo de la medicina: bioimprime una copia del hueso que está reemplazando y lo recubre con células madre. El andamio se coloca dentro del cuerpo y, con el tiempo, con la ayuda de las células madre, se reemplaza completamente por un hueso nuevo.
Bioimpresión y regeneración de piel y tejidos
La piel es un área exitosa de la medicina para la bioimpresión debido a la capacidad de la máquina de crear capas a medida que imprime. Dado que la piel es un órgano con múltiples capas, compuesto por diferentes células dentro de cada capa, los investigadores tienen la esperanza de que con el tiempo la bioimpresión pueda ayudar a reproducir las capas de la piel, como la dermis y la epidermis .
Los investigadores de la Escuela de Medicina Wake Forest de Carolina del Norte están estudiando este tema en profundidad en el caso de las víctimas de quemaduras que no tienen suficiente piel sana para extraer y ayudar con el cuidado y la curación de las heridas. En este caso, la bioimpresora obtendría la información de la herida del paciente a partir de un escáner (incluida la profundidad y los tipos de células necesarios) para ayudar a crear piel nueva que luego podría usarse en el paciente.
En la Universidad Estatal de Pensilvania , los investigadores están trabajando en la bioimpresión 3D que puede crear cartílago para ayudar a reparar el tejido en las rodillas y otras áreas comúnmente desgastadas por el uso y desgaste del cuerpo, así como la piel y otros tejidos del sistema nervioso esenciales para la salud de los órganos.
Bioimpresión de vasos sanguíneos
La capacidad de recrear vasos sanguíneos mediante una bioimpresora es útil no solo por la posibilidad de poder trasplantarlos directamente a un paciente, sino también para las pruebas de fármacos y la medicina personalizada . Los investigadores del Brigham and Women’s Hospital han logrado avances en esta área de la medicina al imprimir fibras de agarosa que sirven como vasos sanguíneos. Los investigadores descubrieron que estos vasos sanguíneos bioimpresos son lo suficientemente fuertes como para moverse y formar redes más grandes, en lugar de disolverse alrededor de una estructura existente.
Una palabra de Health Life Guide
La investigación que surge de la bioimpresión es fascinante, y si bien ha habido un gran avance en el conocimiento y se han obtenido ganancias gracias a la capacidad de bioimprimir huesos, piel, vasos sanguíneos, cartílagos e incluso órganos, todavía queda mucho más progreso por hacer antes de que muchas de estas prácticas se adapten a la medicina.
Sin embargo, algunos pueden estar listos antes que otros. En el caso de la bioimpresión y la piel, los investigadores esperan tener la ciencia lista dentro de cinco años para los soldados que sufren quemaduras extensas en combate. Otras áreas de la bioimpresión, como la recreación de órganos para uso humano, aún tienen un largo camino por recorrer en el desarrollo.
Cuando se trata de imitar los procesos del cuerpo y observar la interacción de ciertos medicamentos dentro del sistema más grande del cuerpo, la bioimpresión ha abierto las puertas a la recopilación de datos, así como a formas no invasivas de ver cómo el cuerpo humano interactúa con ciertas sustancias, lo que podría conducir a una medicina más personalizada para los pacientes y a menos efectos secundarios.