Huesos, cartílagos y músculos humanos en 3D

Científicos del Instituto de Medicina Regenerativa Wake Forest (Carolina del Norte, EE UU) han utilizado un sistema de bioimpresión para crear tejidos humanos a tamaño real; concretamente, huesos, cartílagos y músculos de orejas y mandíbulas. Aunque aún no sirven para ser trasplantados, sí logran sortear algunos de los problemas de estas técnicas para, en un futuro, reemplazar partes del cuerpo que el paciente tenga dañadas o haya perdido. La investigación ha sido descrita esta semana en la revista Nature Biotechnology.

El sueño de los bioingenieros es imprimir en el laboratorio tejidos y órganos funcionales, y dejar de depender de las donaciones para los trasplantes; sin embargo, con las impresoras 3D hasta ahora solo se ha logrado crear estructuras demasiado inestables y frágiles para ser implantadas en un cuerpo humano. Además, como no tienen vasos sanguíneos, el tamaño de estas construcciones estaba hasta ahora limitado a 200 micras (milésima parte de un milimetro), que es la distancia límite de difusión de los nutrientes y el oxígeno.

Una oreja de bebé

Anthony Atala y su equipo han solucionado el problema de la estabilidad imprimiendo las células en materiales poliméricos biodegradables con la fuerza mecánica suficiente para soportarlas hasta que el tejido madure. Para superar el límite de tamaño, integraron microcanales en los nuevos objetos impresos, de modo que los nutrientes y el oxígeno tuvieran un camino por donde llegar a todas partes.

De esta manera, los investigadores han imprimido estructuras de cartílagos, huesos y músculos. Cuando implantaron en ratas los andamios celulares, se produjo el cambio: lograron madurar en tejido funcional y desarrollar un sistema de vasos sanguíneos. También sortearon el límite de tamaño. Una oreja fabricada con el tamaño correspondiente a un bebé fue capaz de de formar vasos entre uno y dos meses después de su implantación.

Lo más importante de este avance es que las estructuras tienen el tamaño adecuado y la capacidad para su futuro uso en seres humanos. “Esta nueva impresora supone un avance importante en nuestra búsqueda para fabricar tejidos de reemplazo destinados a los pacientes”, declara Anthony Atala, director del instituto y autor principal del estudio. “Con un mayor desarrollo, esta tecnología podría ser utilizada para imprimir estructuras de tejidos y órganos destinados a la implantación quirúrgica”, añade.

Implantes a medida

Este sistema también permite personalizar la forma de construir los tejidos impresos, según las necesidades de cada paciente. Para ello, se utilizan imágenes clínicas y se crea un modelo informático 3D del tejido perdido.

Después, esos datos se transmiten a un programa que conecta con las boquillas de la impresora encargadas de dispensar las células en la estructura final.

Los autores aseguran que “con un mayor desarrollo, esta tecnología puede producir tejidos y órganos que incorporen múltiples tipos de células en lugares concretos para recabar información sobre estructura y función originales».