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Partes funcionales del cuerpo humano construidas usando la técnica de bioimpresión 3D
En lo que se ha aclamado como un gran avance en la medicina regenerativa, los científicos han desarrollado estructuras funcionales de los oídos, los huesos y los músculos usando la tecnología de bioimpresión 3D.
Los investigadores utilizaron una nueva técnica de impresión 3D para construir un oído humano funcional.
Crédito de la imagen: Wake Forest Baptist Medical Center
El equipo de investigación, del Wake Forest Baptist Medical Center en Winston-Salem, Carolina del Norte, dice que su novedosa tecnología -llamada Sistema de Impresión Integrada de Tejidos y Órganos (ITOP) - y las creaciones resultantes marcan "un avance importante" en el crecimiento de tejido de reemplazo y órganos para el trasplante de pacientes.
El autor principal del estudio, el Dr. Anthony Atala, director del Instituto Wake Forest para Medicina Regenerativa (WFIRM), y sus colegas explican cómo crearon las partes del cuerpo impresas en 3D en el diario Biotecnología de la naturaleza.
En los últimos años, la impresión 3D se ha convertido en una estrategia prometedora para el crecimiento de tejidos y órganos complejos que pueden replicar los del cuerpo humano.
Sin embargo, el Dr. Atala y sus colegas observan que las impresoras 3D actuales no pueden producir tejidos y órganos humanos que sean lo suficientemente fuertes como para ser trasplantados en el cuerpo o que puedan sobrevivir después del trasplante.
El equipo cree que su tecnología ITOP, sin embargo, podría ayudar a superar esos problemas.
Oído, hueso y músculo funcionales creados con ITOP
Los investigadores han pasado los últimos 10 años desarrollando el sistema ITOP.
La tecnología de impresión 3D combina un material biodegradable similar al plástico y un gel optimizado a base de agua. El plástico forma la estructura 3D, mientras que el gel contiene células de tejido y las alienta a crecer.
Las impresiones 3D también constan de microcanales, que actúan como una esponja para absorber los nutrientes y el oxígeno del cuerpo después del trasplante. Esto ayuda a las estructuras a sobrevivir a medida que desarrollan un sistema de vasos sanguíneos, que necesitan para funcionar en el cuerpo humano.
Esta imagen muestra el sistema ITOP imprimiendo un fragmento de hueso de mandíbula.
Crédito de la imagen: Wake Forest Baptist Medical Center
En su estudio, el Dr. Atala y sus colegas utilizaron el sistema ITOP para construir estructuras del oído humano del tamaño de un bebé, alrededor de 1,5 pulgadas, y las implantaron debajo de la piel de los ratones.
Dentro de los 2 meses posteriores al trasplante, las estructuras de la oreja, cuya forma estaba bien mantenida, habían formado tejido de cartílago y un sistema de vasos sanguíneos.
A modo de comparación, investigaciones previas habían demostrado que una estructura de tejido impresa en 3D sin un sistema de vasos sanguíneos preexistente debía ser menor de 200 micras (0,007 pulgadas) para poder sobrevivir en el cuerpo humano.
"Nuestros resultados indican que la combinación de bio-tinta que utilizamos, combinada con los microcanales, proporciona el entorno adecuado para mantener las células vivas y para apoyar el crecimiento celular y tisular", dice el Dr. Atala.
Los investigadores también utilizaron el sistema ITOP y las células madre humanas para construir fragmentos de hueso de la mandíbula, que el equipo señala que tenían el tamaño y la forma necesarios para la reconstrucción facial humana. Cinco meses después de ser implantado en ratas, los fragmentos de hueso formaron vasos sanguíneos.
Además, los investigadores imprimieron tejido muscular y lo implantaron en ratas. El tejido había formado vasos sanguíneos y desencadenado la formación de nervios en solo 2 semanas, y sus características estructurales se mantuvieron.
La tecnología abre la puerta a la regeneración de tejidos personalizada
Además de su capacidad para mantener el crecimiento celular y mantener las estructuras tisulares vivas, el equipo dice que el sistema ITOP tiene otro beneficio: puede usar información de tomografía computarizada (TC) y de resonancia magnética (MRI) para crear estructuras que sean individuales. cada paciente
Hablando a noticias de la BBC, El Dr. Atala usa el ejemplo de un paciente al que le falta un segmento de la mandíbula.
"Acompañamos al paciente, realizamos las imágenes y luego tomamos los datos de imágenes y los transferimos a través de nuestro software para que la impresora cree una pieza de mandíbula que encaje con precisión en el paciente", explica.
Al comentar sobre las posibles implicaciones de sus resultados, el Dr. Atala agrega:
"Esta novedosa impresora de tejidos y órganos es un avance importante en nuestra búsqueda para fabricar tejido de reemplazo para pacientes. Puede fabricar tejidos estables a escala humana de cualquier forma.
Con un mayor desarrollo, esta tecnología podría ser utilizada para imprimir tejidos vivos y estructuras de órganos para la implantación quirúrgica ".
Los hallazgos del equipo se basan en los de otro estudio que realizaron en 2014, en el que crearon vaginas cultivadas en laboratorio utilizando células de músculo liso y células epiteliales vaginales, que se trasplantaron con éxito en cuatro mujeres.
El Dr. Atala y sus colegas señalaron en su momento, sin embargo, que tal técnica puede resultar difícil para órganos complejos como el hígado y el riñón. Pero el equipo dice que su última tecnología muestra que es factible utilizar la impresión 3D para construir tejidos más complejos.
"En este estudio imprimimos una amplia gama de fortalezas de los tejidos, desde los músculos como los tejidos blandos hasta los cartílagos y los huesos, como un tejido duro que muestra toda una gama de fortalezas de los tejidos", dijo el Dr. Atala. noticias de la BBC. "La esperanza es continuar trabajando en estas tecnologías para apuntar a otros tejidos humanos también".
A principios de este mes, Noticias médicas hoy informaron sobre un estudio que revela cómo una estructura ósea impresa en 3D permite la regeneración de tejido natural.
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