La bioimpresión se ha convertido en una de las tecnologías más prometedoras para fabricar tejidos y órganos artificiales que podrían revolucionar el diagnóstico y el tratamiento de muchas afecciones médicas diferentes.
En un reciente artículo de revisión para la revista Biofabrication, los investigadores de la Universidad de Stanford en los EE. UU. Discuten el estado actual de la investigación de la bioimpresión y evalúan su potencial a futuro para la detección de drogas y estudios de toxicología, así como el trasplante de tejidos y órganos.
"Tal como la imprenta permitió el acceso a grandes cantidades de información a bajo costo por primera vez en la historia de la humanidad, la bioimpresión podría proporcionar una forma asequible y de alto rendimiento para ensamblar células que nos permitan hacer construcciones de tejidos complejos que estén disponibles para un gran número de investigadores y científicos", dice el líder del equipo Utkan Demirci. "Nuestro objetivo es proporcionar soluciones reales a muchos problemas clínicos que existen hoy en día".
Demirci define la bioimpresión como el proceso de utilizar tecnologías avanzadas de fabricación aditiva para modelar materiales biológicos, como células, biomateriales y biomoléculas, para la fabricación de construcciones que imitan tejidos. Este enfoque novedoso requiere materiales biocompatibles llamados bioenlaces para que actúen como matrices para las células impresas, que luego pueden cultivarse en biorreactores para desarrollarse aún más y madurar funcionalmente.
Control a nivel celular
En su propia investigación, Demirci y sus colegas explotan diversas tecnologías de micro y nanoescala, incluida la bioimpresión y el ensamblaje en 3D, para crear tejidos artificiales para aplicaciones biomédicas. Un enfoque clave para su investigación es controlar el microambiente celular e impulsar los límites de la manipulación celular a través de plataformas tecnológicas dedicadas a nano y microescala. Se espera la creación de arquitecturas que imiten la complejidad de los tejidos nativos, así como las funciones y estructuras de células específicas, que tengan importantes aplicaciones en la medicina de precisión.
"Nuestro grupo de investigación tiene como objetivo construir sistemas celulares complejos que imiten la naturaleza, pero también queremos crear sistemas desde cero que se autoensamblen directamente", explica Demirci. “Las fuerzas aplicadas externamente pueden desencadenar el acto de autoensamblaje; Estas fuerzas pueden ser magnéticas, eléctricas o incluso acústicas ".
Demirci dice que varios grupos de investigación de todo el mundo han desarrollado una serie de enfoques nuevos e importantes desde que se publicó la revisión del equipo en marzo de 2016. "Un ejemplo que viene a la mente es una innovadora plataforma de levitación magnética sin etiquetas que se ha desarrollado para 3D ensamblaje de células en arquitecturas vivas complejas ”, dice.
Fuera de este mundo
Demirci y su equipo han centrado sus esfuerzos en la biofabricación a través del autoensamblaje de células, en lugar de desarrollar construcciones en andamios de tejido. Más recientemente, sin embargo, se han interesado en la fabricación de construcciones celulares para la fabricación biológica en ausencia de un campo de fuerza gravitacional, con el objetivo de explorar si el tejido podría modificarse en el espacio.
“Todos los métodos de bioimpresión existentes se basan en la presencia de gotas (por ejemplo, en la bioimpresora gota a gota o gota a demanda) o en la extrusión de materiales que aterrizan en una superficie, que es una de las formas más asequibles de bioimpresión ", Comenta Demirci. "Estamos probando enfoques alternativos, como ensamblar células en 3D utilizando un campo magnético controlado, para dirigir las células a formar organoides".
¿Cómo se define hoy la biofabricación?
Demirci explica que las células en la naturaleza se autoensamblan a microescala en configuraciones funcionales complejas y microarquitecturas, y los investigadores están explotando cada vez más este mecanismo para ensamblar sistemas biomiméticos in vitro . "Se pretende codificar con precisión los materiales vivos complejos multicelulares en 3D, lo cual es un desafío emocionante dada su complejidad arquitectónica y heterogeneidad espacio-temporal".
"Tales técnicas, que construirían materiales vivos con control 3D sobre la geometría y la organización, podrían crear sistemas modelo que imiten el comportamiento fisiológico y patológico de los tejidos nativos", continúa. "Tales modelos podrían ser extremadamente valiosos en el cáncer para la medicina de precisión para una mejor atención de los pacientes".
Fuente: traducción libre de physicsworld.com