bio impresora 3d 2016

Bienvenido sea el futuro a la medicina a través de esta increíble bio impresora 3D.

Un equipo de investigadores biomédicos del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa, acaba de completar una invención que demoro 10 años en su desarrollo y fabricación. Es una bio impresora 3D en la cual se pueden elaborar tejidos relativamente simples, como el cartílago en grandes formas, como el oído de un bebé. El uso de cartuchos llenos con un material de compuesto plástico biodegradable y células humanas unidas a un gel, este nuevo tipo de impresora 3D imprime trozos complejos de músculo, cartílago, e incluso los huesos. Cuando se implantan en animales, estos tejidos fabricados son capaces de sobrevivir e ir creciendo.

Los científicos dirigidos por Anthony Atala, han superado dos retos particularmente difíciles, los que han impedido durante mucho tiempo el objetivo de imprimir los tejidos humanos. En primer lugar, su nuevo dispositivo fabrica trozos grandes y estables de tejido impreso que no se caen a pedazos. En segundo lugar, esas grandes estructuras se mantienen vivas y en crecimiento. La nueva impresora 3D se dio a conocer y fue presentada en la revista Nature Biotechnology.

“Esta es la primera impresora que puede imprimir tejido en gran escala de forma que puedan ser implantados en humanos.”

“Esta es la primera bioprinter que puede imprimir tejido en escalas relevantes para ser implantados en seres humanos”, dice Atala. “Básicamente, una vez que hemos impreso una estructura, podemos mantenerla viva durante varias semanas antes de implantarla. Ahora el siguiente paso es probar estos tejidos impresos para la seguridad de los pacientes en futuras implantaciones.”

Sangre y Compuesto

Para aquellos familiarizados con la impresión en 3D, el nuevo dispositivo, va imprimiendo las partes lentamente de un material de endurecimiento rápido en forma de pequeñas gotas. Al igual que otras impresoras 3D, este enfoque por capas permite a la bio impresora imprimir formas altamente complejas en tres dimensiones con un detalle increíble. La bio impresora utiliza y da forma a las estructuras de los tejidos que construye, esto hace que la maquina sea tremendamente revolucionaria.

bio impresora 3d hueso
Fragmento de hueso de mandíbula impreso por la Bio Impresora 3D.

La impresora 3D puede inyectar las células en suspensión en un gel, y esas células pueden formar prácticamente cualquier cosa, como un músculo de ratón, el cartílago de un conejo. La bio impresora trabaja con células madres que son filtradas del líquido amniótico. La clave del éxito de la máquina, sin embargo, es que combina esas células con otro material, un compuesto plástico biodegradable llamado policaprolactona. Como un andamio diminuto, este compuesto plástico mantiene el tejido impreso en buenas condiciones estructurales.

bio impresora 3d cartilago
Hueso de la mandíbula y una Oreja impreso con la Bio Impresora 3D.

“Esto es muy importante. Ya que este proceso permite que los tejidos que imprimimos, mantengan la integridad estructural necesaria para realizar el implante dentro del cuerpo”, dice Atala. “Básicamente estamos imprimiendo un hilo de fuerza, y sobre él, un cordón de células blandas, así que sería algo como:. Duro, blando, duro, blando.”

El proceso de ampliar

Esta no es la primera bio impresora 3D, pero los dispositivos anteriores han sido bastante limitados por el tamaño del tejido vivo que se puede crear. Eso es porque la mayoría de los tejidos vivos necesitan una afluencia de sangre y nutrientes para mantenerse sanos, pero las impresoras de tejidos en 3D no son lo suficientemente avanzadas para imprimir características complejas como las arterias y los vasos sanguíneos.

Sin embargo, la bio impresora ITOP (Integrated Tissue and Organ Printing System), consigue evitar esta limitación de tamaño mediante la fabricación de un entramado de valles microscópicos en el hueso, músculo, cartílago y se imprime. Con el apoyo de los andamios plástico biodegradables, estos valles permiten que los nutrientes y la sangre fluya, manteniendo los tejidos vivos durante meses antes de que sean implantados, y “por tiempo indefinido”, después de la implantación, dice Atala.

“Este proceso permite que los tejidos impresos puedan guardar la integridad estructural necesaria para ser implantados el interior del cuerpo.”

El equipo ha demostrado que puede imprimir una impresionante serie de materiales con vida, como por ejemplo, orejas de cartílago de tamaño infantil, trozos de hueso de la mandíbula y fragmentos de huesos del cráneo, y tiras de músculo. A pesar de que estos tejidos son unidimensionales, todos están elaborados a partir de células madre que se convierten en una variedad de diferentes tipos de células, “los tejidos maduran al mismo nivel que lo haría el tejido normal”, dice Atala.

El equipo ha implantado hasta ahora algunos huesos, cartílago y tejido muscular con gran éxito. Pero todavía no en los seres humanos. Los investigadores imprimieron una oreja de cartílago de conejo debajo de la piel de un ratón, y la dejaron crecer. Meses después de la implantación, el cartílago todavía se parecía a una oreja, y el cuerpo del ratón la había empezado a absorber mediante el crecimiento de vasos sanguíneos en ella.

bio impresora 3d imprimiendoDos semanas después de la implantación de una tira de músculo impreso en una rata, el equipo de Atala encontró que comenzó a prosperar. Si bien débilmente respondió a un pinchazo eléctrico (los investigadores lo comparan con un inmaduro desarrollo muscular) el músculo comenzó a crecer con vasos sanguíneos y nervios.

Por ahora, el equipo de Atala está poniendo a prueba la seguridad a largo plazo de la bio impresora o ITOP como un período previo a que los tejidos en desarrollo estén listos y sean seguros para ser implantados en seres humanos. En el futuro, los investigadores esperan poder trabajar con células madre extraídas directamente del paciente. Pero Atala cree que para algunos tejidos simples, como los huesos, las barreras teóricas para la impresión en 3D de piezas de recambio personalizadas, por ejemplo, una nueva rótula y otros tejido simples, ya no habrá mas barreras que impidan su elaboración casi al instante de ser estas necesitadas.

Y este es solo el comienzo, en el futuro se espera lograr que con la bio impresora o ITOP, se pueda dar una solución definitiva al tema de los trasplantes de órganos, y simplemente imprimir un órgano con la información sacada de las células madres del paciente, claro que para esto, todavía tendremos que esperar un buen par de años.