Avance tecnológico en el uso de andamios de biomateriales, podrán imprimirse dentro del cuerpo.
La ingeniería de tejidos es un campo emergente en el que se emplean células, biomateriales y biotecnologías para reemplazar o regenerar tejidos dañados o enfermos. Actualmente, esto se logra generando un andamio de biomaterial fuera del cuerpo, la maduración en un biorreactor y luego implantando quirúrgicamente el tejido creado en el paciente. Sin embargo, esta cirugía presenta el riesgo adicional de infección, aumenta el tiempo de recuperación e incluso puede ser rechazado por el cuerpo del paciente.
Para evitar tales complicaciones, un equipo de investigación de EE. UU. está desarrollando una forma de fabricar andamios de tejido 3D dentro de un paciente vivo, lo que se conoce como ingeniería de tejido intracorpóreo.
Los investigadores, del Instituto Terasaki, la Universidad Estatal de Ohio y la Universidad Estatal de Pensilvania, pretenden utilizar la impresión 3D robótica de escritura directa para dispensar biomateriales cargados de células (bioenlaces) de una manera altamente precisa y programable. Los bioenlaces impresos se entregan a través de incisiones quirúrgicas mínimamente invasivas y el propio cuerpo actúa como biorreactor para la maduración.
Cualquier técnica utilizada para imprimir directamente tejidos dentro del cuerpo debe cumplir con un conjunto específico de requisitos. El biomaterial debe ser imprimible en 3D a temperatura corporal (37 ° C), y todos los pasos del procedimiento no deben dañar al paciente. Los métodos actuales usan luz UV para reticular el tejido construido, que no es seguro para usar dentro del cuerpo.
Para cumplir con estos requisitos, el equipo produjo un bioenlace especialmente formulado para imprimir directamente en el cuerpo. Utilizaron el hidrogel gelatina metacriloilo (GelMA) como biomaterial, e introdujeron laponita y metilcelulosa como modificadores reológicos para mejorar la capacidad de impresión. "Esta formulación de bio-tinta es imprimible en 3D a temperatura fisiológica, y se puede reticular de manera segura utilizando luz visible dentro del cuerpo", explica el primer autor Ali Asghari Adib.
Los investigadores utilizaron la formulación GelMA / Laponita / metilcelulosa (GLM), con y sin fibroblastos encapsulados, para construir andamios complejos de tejido 3D con dimensiones clínicamente relevantes y estructuras consistentes. Imprimieron con éxito los andamios en 3D en piezas de agarosa y pechuga de pollo, utilizando reticulación en el sitio con luz visible. Para el GLM cargado de células, los fibroblastos exhibieron propiedades mecánicas consistentes y una viabilidad del 71-77% durante 21 días en los andamios impresos.
Otro desafío de la ingeniería de tejido intracorpóreo es unir la estructura impresa a superficies de tejido blando y vivo. Para esto, los investigadores emplearon una técnica de enclavamiento única utilizando la impresora 3D robótica. Modificaron la punta de la boquilla para penetrar 1,6 mm en las superficies blandas y llenar el espacio perforado con bioenlace a medida que se retiraba, creando así un ancla para la construcción del tejido. En experimentos con agarosa y trozos de pollo, este mecanismo de enclavamiento creó una unión más fuerte de los andamios al tejido. El equipo observó aumentos de 3,5 veces (pollo) y 4 veces (agarosa) en la fuerza de adhesión del biomaterial-tejido en comparación con la impresión en la superficie del tejido.
Imprime un órgano
Los investigadores concluyen que el mecanismo de enclavamiento biomaterial y robótico GLM despeja el camino hacia la ingeniería de tejido intracorpóreo. Esto podría proporcionar opciones laparoscópicas mínimamente invasivas y de menor riesgo para procedimientos tales como la impresión 3D de mallas de reparación de hernias biofuncionales, la implantación de parches para mejorar la función ovárica, la creación de andamios cargados de células para reparar defectos de tejidos u órganos y la administración de medicamentos. Biomateriales cargados o unidos al factor de crecimiento para mejorar la regeneración de los tejidos.
"El desarrollo de tejidos personalizados que pueden abordar diversas lesiones y dolencias es muy importante para el futuro de la medicina", dice Ali Khademhosseini , director y CEO del Instituto Terasaki. "El trabajo presentado aquí aborda un desafío importante en la fabricación de estos tejidos, ya que nos permite entregar las células y los materiales correctos directamente al defecto en la sala de operaciones". Los investigadores seguiran informando sus hallazgos en Biofabricación.
Fuente: physicsworld