Investigadores de la Universidad de Toronto (UoT) y del Centro de Ciencias de la Salud de Sunnybrook han desarrollado un dispositivo manual capaz de bioimprimir en 3D láminas de piel que pueden curar heridas por quemaduras.

Descrito como una «impresora 3D manual», el dispositivo deposita láminas de material formadas por una biotinta que cubre la herida, ayudando a acelerar el proceso de curación de la piel. Se diseñó como una solución in situ para ayudar a acelerar el proceso de cicatrización de heridas en pacientes con quemaduras graves de gran superficie.

La bioimpresora 3D portátil. Foto vía UoT.

Impresión en 3D de tu rutina de cuidado de la piel

El proyecto detrás del dispositivo portátil está dirigido por Richard Cheng (candidato a doctor en IBBME), bajo la supervisión del profesor Axel Guenther (MIE), y en estrecha colaboración con el doctor Marc Jeschke, director del Centro de Quemados Ross Tilley, y su equipo en el Hospital Sunnybrook.

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), se estima que en 2018 se produjeron 180.000 muertes por quemaduras, la gran mayoría en países de ingresos bajos y medios. El primer prototipo del dispositivo de bioimpresión 3D de mano se presentó por primera vez en 2018. «La mayoría de los bioimpresores 3D actuales son voluminosos, trabajan a baja velocidad, son caros y son incompatibles con la aplicación clínica», comentó entonces el Dr. Axel Guenther.

La diferencia entre el prototipo desarrollado hace dos años, y el dispositivo actualizado presentado por los investigadores en su artículo, es la evidencia demostrable de que el biomaterial depositado puede realmente curar heridas: «Anteriormente, demostramos que podíamos depositar células sobre una quemadura, pero no había ninguna prueba de que hubiera beneficios de curación de heridas; ahora lo hemos demostrado», explica Guenther.

La impresión en 3D ha desempeñado un papel clave en el desarrollo de soluciones innovadoras para los tratamientos médicos de la piel y el cuidado de las heridas. Por ejemplo, en 2018 científicos del Centro Técnico VTT de Finlandia, una organización estatal de investigación y desarrollo sin ánimo de lucro, desarrollaron un vendaje inteligente de celulosa nanoestructurada imprimible en 3D y una placa de circuito impresa en 3D que cura y monitoriza las heridas de la piel.

Un prototipo antiguo de la bioimpresora 3D manual que deposita células de la piel en un sustrato. Clip vía UoT.

La bioimpresora portátil

Los investigadores explican que el método actual de atención a las quemaduras -injerto de piel autóloga- no es eficaz cuando se trata de curar quemaduras grandes de cuerpo entero. El injerto de piel autóloga, un método que trasplanta piel sana de otras partes del cuerpo sobre la herida, no puede proporcionar suficiente piel sana para curar las quemaduras de grosor completo. Estas quemaduras graves se caracterizan por la destrucción tanto de las capas más externas como de las más internas de la piel, y a menudo cubren una parte importante del cuerpo.

En el artículo, los investigadores explican: «El estándar actual de atención implica la eliminación del tejido dañado de la herida, seguido de la aplicación de un injerto de piel autóloga con tejidos obtenidos mediante un dermatoma directamente de la propia piel del paciente. Sin embargo, las quemaduras de gran superficie suelen dejar cantidades insuficientes de piel sana para su recolección, lo que impide esta aplicación en casos de lesiones graves».

La impresora 3D manual funciona utilizando un rodillo para dispensar una lámina uniforme de biomaterial compuesta por una biotinta de células del estroma mesenquimal (MSC). Las MSC son células madre que se diferencian en tipos celulares especializados en función de su entorno. Como tal, en este contexto, la biotinta MSC favorece la regeneración de la piel y reduce las cicatrices.

De izquierda a derecha: El profesor Axel Guenther (MIE) y el candidato al doctorado Richard Cheng (IBBME). Foto vía Daria Perevezentsev/UoT.

Para ofrecer una solución a los límites del injerto de piel autóloga en el tratamiento de grandes heridas por quemaduras, los investigadores desarrollaron la bioimpresora 3D de mano para poder aplicar fácilmente el biomaterial de forma sencilla: «El diseño modular del instrumento manual concede al operador un control total sobre las dimensiones físicas y la composición del material de la lámina precursora de piel resultante», escriben los autores.

Desde el prototipo de 2018, la bioimpresora manual ha pasado por 10 rediseños. El equipo pretende desarrollar un producto final que pueda ser utilizado por los cirujanos en un quirófano. El prototipo actual incluye un cabezal de impresión microfluídico de un solo uso para garantizar la esterilización y una rueda suave que sigue la pista del cabezal de impresión, lo que permite un mejor control para las heridas más amplias.

En los próximos cinco años, Jeschke cree que la impresora manual de la piel podría verse en un entorno clínico:

«Cuando se utilice en un quirófano, creo que esta impresora cambiará las reglas del juego para salvar vidas. Con un dispositivo como éste, podría cambiar por completo el modo en que practicamos la atención a las quemaduras y los traumatismos».

El artículo, «Handheld instrument for wound-conformal delivery of skin precursor sheets improves healing in full-thickness burns», se publica en Biofabrication.

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