Científicos desarrollan una impresora 3D que produce cartílago artificial

Una nueva impresora híbrida ha simplificado el proceso de fabricación de cartílago implantable, informaron investigadores del Instituto Wake Forest para Medicina Regenerativa en la revista Biofabricación.
Los autores explicaron que han logrado un gran avance en la impresión de tejido 3D. Con su sistema, el cartílago se "imprime".
La impresora se usó para hacer construcciones de cartílago que eventualmente podrían ser implantadas en áreas específicas de pacientes lesionados, como articulaciones, para ayudar a regenerar el cartílago.
Crearon una impresora híbrida que es una combinación de dos técnicas de fabricación de bajo costo:

• Una máquina electrospinning
• Una impresora de inyección de tinta

Su material es más fuerte y más duro que otras clases de cartílago artificial

Los científicos dijeron que al combinar estos dos sistemas, pudieron construir una estructura hecha de materiales sintéticos y naturales. Mientras que los materiales de gel naturales proporcionan un entorno en el que las células pueden crecer, el material sintético asegura la resistencia de la construcción.


Esta impresora híbrida fue adaptada para imprimir cartílago. Los científicos esperan que este tipo de cartílago fabricado pueda eventualmente implantarse en pacientes lesionados. Foto del Instituto de Física (publicado en la revista Biofabrication).Se las arreglaron para producir, en este sistema híbrido, construcciones de cartílago que eran mucho más mecánicamente estables en comparación con las que una impresora de chorro de tinta podía producir utilizando solo material de gel.
También encontraron que los constructos mantuvieron sus características funcionales tanto en el laboratorio como en un sistema de la vida real.
La máquina electrospinning usa una corriente eléctrica para generar fibras extremadamente finas a partir de una solución de polímero. Electrospinning permite que la composición de los polímeros se controle fácilmente, produciendo estructuras porosas que estimulan a las células a incorporarse al tejido circundante.
El coautor, James Yoo, M.D., Ph.D., dijo:

"Este es un estudio de prueba de concepto e ilustra que una combinación de materiales y métodos de fabricación genera construcciones implantables duraderas. Otros métodos de fabricación, como los sistemas robóticos, se están desarrollando actualmente para mejorar aún más la producción de construcciones de tejido implantables".

Las esteras flexibles, hechas de polímero sintético electrospun, se combinaron con una solución de células de cartílago de una oreja de conejo. Las esteras se combinaron capa por capa con las células de cartílago que se depositaron usando una impresora de inyección de tinta tradicional. Las esteras tenían 0.4 mm de grosor, con una diagonal de 10 cm.
Midieron su fuerza al cargarlos con diferentes pesos. Una semana más tarde probaron para descubrir si las células del cartílago todavía estaban vivas.

Probando los constructos en un sistema de vida real

Los científicos insertaron las construcciones en ratones durante dos, cuatro y ocho semanas para determinar qué tan bien se realizaban en un sistema de la vida real. A las ocho semanas de haberse implantado, los constructos habían desarrollado las estructuras y las propiedades que se encuentran típicamente en el cartílago elástico, lo que demuestra su potencial de uso en humanos heridos.
Las construcciones de cartílago podrían eventualmente aplicarse clínicamente utilizando un modelo de una exploración MRI de una rodilla, por ejemplo, a partir de la cual podría crearse una construcción coincidente. "Una cuidadosa selección del material del andamio para la construcción de cada paciente permitiría que el implante resistiera las fuerzas mecánicas, al tiempo que estimularía el nuevo cartílago para organizar y llenar el defecto", agregaron.

Cartílago de ingeniería de células madre pluripotentes

Investigadores de Duke Medicine lograron diseñar cartílago a partir de células madre pluripotentes inducidas, que se cultivaron y clasificaron para su uso en la reparación de tejidos de pacientes con osteoartritis o lesiones.
Informaron sus hallazgos en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias. Los científicos agregaron que iPSCs (células madre pluripotentes inducidas) podrían eventualmente ser usadas efectivamente para pacientes con lesiones o defectos específicos en el tejido del cartílago.
El coautor, Farshid Guilak, PhD., Dijo:

"Esta técnica de crear células madre pluripotentes inducidas, un logro honrado con el Premio Nobel de Medicina de este año para Shimya Yamanaka de la Universidad de Kioto, es una forma de tomar células madre adultas y convertirlas para que tengan las propiedades de las células madre embrionarias".

Escrito por Christian Nordqvist