Una imagen que muestra células madre vivas que pueden imprimirse como una biotinta por sí mismas sin una solución macromérica portadora en un fotocurable

Fuente: © Eben Alsberg/Universidad de Illinois, Chicago

Células madre vivas que pueden imprimirse como biotinta en un medio de soporte de microgel de alginato fotocurable, autorreparable y que se adelgaza con el cizallamiento. El baño de microgel de alginato se autocura rápidamente y forma un medio estable que mantiene firmemente las células madre impresas en su lugar

Los científicos han desarrollado una plataforma que imprime la biotinta en tejidos 3D utilizando una lechada de soporte de microgeles de alginato. La técnica supera las limitaciones de los andamios bioimpresos convencionales y es prometedora para la ingeniería de tejidos, la medicina regenerativa, el cribado de fármacos y la biología del desarrollo.

La bioimpresión de andamios, como su nombre indica, consiste en depositar células en una plantilla biodegradable temporal para fabricar tejidos en el laboratorio. El enfoque es imperfecto; se asocia a la citotoxicidad y a la interrupción de las interacciones célula-célula. Como alternativa, unos pocos estudios han probado soportes de microgel en un proceso sin andamios.

«El reto de trasladar un enfoque sin andamios a la bioimpresión es que las células impresas necesitan algo que las sujete para mantener la estructura 3D deseada», afirma Daniel Alge, experto en el campo de la ingeniería de tejidos de la Universidad A&M de Texas (EE UU), que no participó en el estudio.

Aceptando el reto, un equipo estadounidense dirigido por Eben Alsberg, de la Universidad de Illinois en Chicago, ha diseñado una plataforma que funciona sin un andamio interno. El grupo demostró su técnica imprimiendo un fémur del tamaño de una rata y una oreja de cartílago.

Una imagen que muestra la técnica para fabricar una oreja y un fémur del tamaño de una rata

Fuente: © Eben Alsberg/Universidad de Illinois, Chicago

El equipo utilizó la técnica para fabricar una oreja y un fémur del tamaño de una rata

Considerando la complejidad de las estructuras, todo el proceso de impresión es relativamente sencillo. Una impresora 3D modificada deposita células madre individuales en un baño lleno de microgeles de alginato. A continuación, el alginato se reticula, exponiéndolo a la luz ultravioleta, para fijar la estructura celular impresa en su lugar. Alsberg explica que, dentro del baño, «las células son capaces de entrar en contacto físico con otras y segregar, organizar, degradar y remodelar la matriz extracelular sin la interferencia de un andamio biomaterial». Esta comunicación celular es importante para la formación de tejido y no se ve obstaculizada por el baño de gel de alginato, mientras que un andamio interrumpe las interacciones célula-célula. El equipo controla el desarrollo de las células en un órgano añadiendo nutrientes y factores de crecimiento específicamente formulados para dirigir la diferenciación celular. Cuando el tejido está maduro, una suave agitación separa la construcción terminada del baño. Un usuario con visión de futuro puede incluso diseñar químicamente el soporte para que se degrade a un ritmo personalizado (en días o varias semanas) y libere el tejido cuando termine de desarrollarse.

Alge describe el proceso como elegante y sencillo: «La impresión es rápida y puede ampliarse fácilmente. Podría ser una gran herramienta para la floreciente industria de la biofabricación.’

La ampliación del proceso para imprimir construcciones compuestas por múltiples tipos de tejidos diferentes es algo que el grupo considera factible. ‘Las impresoras 3D de alta calidad con múltiples boquillas podrían permitir una impresión 3D aún más rápida y complicada de tejidos compuestos por múltiples tipos de células con mayor resolución y fidelidad’, explica Alsberg. ‘Un reto potencial es mantener diferentes fenotipos celulares dentro de la misma construcción’.

Alge afirma que, en el futuro, «el reto será producir estructuras huecas y una red vascular funcional y perfusible, que sigue siendo uno de los mayores obstáculos a los que se enfrenta este campo».

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