NeoFronteras

Un par de resultados nos acercan un poco más hacia la meta de poder imprimir órganos humanos.

Como todos sabemos, en el mundo hay una demanda de órganos para trasplante que los accidentes de personas sanas no pueden satisfacer. Por esta razón se está investigando en la posibilidad de confeccionar órganos a través de impresión 3D usando ‘tintas’ compuestas de células vivas. Recientemente se han publicado dos avances interesantes en este campo.

El primero de estos avances lo han realizado investigadores de Instituto Politécnico Rensselaer dirigidos por Pankaj Karande. Ha consistido en la confección de piel viva completa con vasos sanguíneos similar a la piel que se genera naturalmente.

Según Karande, el problema era que los injertos de piel de este estilo que se han probado anteriormente funcionan como una ‘tirita’. Proporcionan cierta aceleración en el proceso de curación, pero al final nunca terminan integrándose con los tejidos naturales.

Un escollo para esta integración de piel artificial es la ausencia de un sistema de vascularización.

Para este trabajo ya se parte de la experiencia previa en la confección de pieles por impresión 3D en la que se usaban dos tipos de ‘tintas’ hechas con diferentes clase de células. Ahora han conseguido incorporar vasos sanguíneos. Este aspecto es fundamental, porque sin vasos sanguíneos no hay manera de proporcionar adecuadamente nutrientes y oxígeno a las células de la piel tradicionalmente imprimida por 3D.

La clave está en el uso de células endoteliales, que son las que están de modo natural en el interior de venas y arterias, así como pericito, que envuelven a las endoteliales junto con colágeno y otras células estructurales.

En este caso se consigue que las células se comunican unas con otras y que se forma una estructura vascular relevante en el lapso de unas pocas semanas. Una vez trasplantaron este piel artificial en ratones, los investigadores vieron que las células que la componían se comunicaban con las naturales del receptor y se producía una conexión entre los vasos sanguíneos del ratón y los de la piel sintética.

La idea es editar genéticamente las células que se van a usar de donantes para que el sistema inmunitario del receptor de la piel no rechace el trasplantes y pueda integrarse adecuadamente. De momento no han realizado este hito.

Queda mucho trabajo por hacer antes de poder aplicar esta idea en pacientes humanos que hayan sufrido quemaduras y, por tanto, hayan perdido vascularización y las terminaciones nerviosas. Pero sí están cerca de poder aplicarlo a pacientes con problemas derivados de la diabetes o úlceras de presión.

En la segunda publicación un grupo chino expone los avances en el uso de matriz líquida para la impresión 3D.

Muchos órganos y tejidos tienen una estructura compleja, con una sistema de vasos sanguíneos que no son fáciles de imprimir. Una opción es colocar un andamiaje sobre el que hacer crecer esas estructuras capa a capa, pero el problema es eliminar el andamiaje una vez se ha terminado de imprimir.

Así que una opción es usar estructuras líquidas, fluidas o gelatinosas que hagan el papel de andamio y que así se pueda inyectar las ‘tintas’ adecuadas con la estructura que se desee. La ventaja es que esta matriz fluida se puede eliminar fácilmente al final. Pero cuando en el pasado se ha intentado hacer esto, una vez se elimina la matriz fluida, el ‘órgano’ resultante que queda colapsa según las superficies se encogen y las estructuras complejas se congregan hasta dar lugar a una masa amorfa.

Estos investigadores han usado un polímero líquido hidrófilo que crea una membrana estable entre el andamiaje y la matriz líquida. Esta membrana se mantiene unida a la estructura imprimida gracias a puentes de hidrógeno.

La combinación con la que más éxito tuvieron fue una matriz de óxido de polietileno y una ‘tinta’ de dextran, que son largas moléculas de carbohidratos.

La ‘tinta’ la inyectaron con una tobera que se movía a lo largo del líquido e incluso pudieron reabsorber lo ya imprimido para volver a reimprimir, por lo que el sistema tendría la capacidad de corrección de errores.

Con este sistema lograron imprimir distintas formas, como un remolino, un pez o una doble hélice. Una vez realizada la forma, la fijación se conseguía añadiendo alcohol polivinílico a la parte de la ‘tinta’. La estructura resultante mantuvo la forma durante 10 días antes de que todo empezara a mezclarse.

Los autores sostienen que a la tinta se le podrían añadir células vivas para así confeccionar órganos y que esto se podrá hacer pronto.

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Fuentes y referencias:
Artículo original I.
Artículo original II.
Fotos: RPI y G. Luo et al., Advanced Materials (2019) 1904631.