Investigadores de la Universidad de Nebraska Lincoln, el MIT y el Hospital General de Massachusetts están buscando formas de crear bio-tintas compuestasde células y gel que se puedan usar en impresoras 3D que pueden usarse para crear implantes regenerativos de tejido, por ejemplo, para regenerar heridas causadas por la mordedura de un tiburón.
En un artículo publicado en la web de la universidad, lo describen así:
«Una víctima de trauma es llevada a una sala de emergencias, con el muslo cubierto de vendajes empapados de sangre. Los médicos trabajan rápidamente para evaluar la herida, una laceración grande y profunda; numerosos puntos de punción; carne faltante; hueso roto. Definitivamente una mordedura, muy probablemente de un tiburón según lo informado por los paramédicos que transportaron al surfista joven de la playa.
Una enfermera responde con un escáner especializado que está diseñado para mapear la herida, generando modelos digitales de los músculos, huesos, capilares, tendones y piel que faltan. Ella reenvía las exploraciones al laboratorio de bioimagen en 3-D del hospital y, a medida que el surfista está preparado para la cirugía, un técnico genera el tejido que se usará para cerrar la herida.»
Un par de andamios impresos tridimensionales hechos de bio-tintas descansan en una placa de Petri. La bio-tinta (derecha) utilizada para crear estas estructuras es una mezcla de quitosano (un compuesto hecho de cáscaras de camarones y otros crustáceos) y alginato. Crédito: Troy Fedderson / Comunicación de la Universidad
De la teoría a la realidad
Los investigadores de la Universidad de Nebraska-Lincoln , Ali Tamayol y Prahalada Rao, se esfuerzan por hacer que este escenario sea una realidad. Creen que es un proceso alcanzable, pero que llevará tiempo:
«Hoy, si pierdes una pierna, te rompes una rodilla o un hueso, podemos imprimir implantes de reemplazo personalizados» —explica Rao, profesor asistente de ingeniería mecánica y de materiales— «Pero, reemplazar el tejido funcional alrededor de esas estructuras todavía es algo que solo sucede en Star Trek.
Prahalada Rao y Ali Tamayol están abordando el problema desde diferentes ángulos. Rao, ganador reciente de un premio de la National Science Foundation CAREER, está trabajando para perfeccionar el proceso de impresión en 3-D, enfocado en crear nuevos métodos de impresión en 3-D que generen piezas impecables, desde rodillas de repuesto hasta turbinas de avión, todo el tiempo. Tamayol, profesor asistente de ingeniería mecánica y de materiales, está investigando formas de crear bio-tintas-compuestas impresas en 3-D de células y gel que puedan usarse para crear implantes regenerativos de tejido. Tamayol formó parte de un equipo que recientemente mostró cómo la bio-tinta infundida con plasma rico en plaquetas puede acelerar la cicatrización de pequeños rasguños.
Muchos obstáculos se centran en la creación de funciones necesarias dentro del propio tejido: desde el establecimiento del flujo de oxígeno y nutrientes a través de capilares microscópicos hasta la vinculación de los nervios que permiten que la fibra muscular responda.
Además, la creación de tejido de reemplazo debe completarse rápidamente, ya que muere en menos de 30 minutos, a menos que se establezca un flujo sanguíneo.
Y, aunque su trabajo puede conducir a procesos que pueden crear tejidos de reemplazo de manera rápida y confiable, sigue existiendo el problema del rechazo por parte del cuerpo. «Desarrollar técnicas para detener la respuesta inmune al nuevo material biológico introducido en el cuerpo es clave a medida que avanzamos»— dijo Tamayol— «También debemos examinar los factores biológicos que pueden comprometer a las células del cuerpo del huésped para regenerar el tejido».
Una posible solución para reducir la respuesta inmune es mezclar las células y las plaquetas de un paciente en bio-tintas, un proceso que resultó prometedor en el reciente estudio de Tamayol. Basándose en el ritmo de avance dentro de la industria, Tamayol y Rao estiman que los tejidos de reemplazo de ingeniería serán una realidad en la próxima década.
La investigación dirigida por Husker en impresión 3-D es respaldada por Nebraska Engineering Additive Technology, o NEAT, Labs. El espacio, ubicado en Scott Engineering Center, presenta cuatro impresoras de vanguardia que pueden agregar o quitar una variedad de materiales. Nebraska Engineering también cuenta con una impresora biológica de última generación y una segunda que se pondrá en línea a fines de este año.
«Hace diez años, no había forma de que pudiéramos imprimir un motor. El año pasado, Space X lanzó el SuperDraco, un motor de cohete impreso en 3-D» —dijo Rao— «La innovación en este campo se está moviendo muy rápido. Y a través de inversiones en equipos y nuevas asociaciones formadas con la industria y colegas de todo el mundo, Nebraska está lista para ser un líder en el futuro de la impresión 3-D».
Fuente: Nebraska University
