Andamio impreso en 3D diseñado para cultivar tejidos complejos
De un vistazo
- Una nueva técnica para grabar andamios impresos en 3D para la reparación de tejidos permitiría el crecimiento de muchos tipos de células en un solo implante.
- La tecnología podría utilizarse para potenciar la reparación de tejidos complejos como el hueso y el cartílago, que están formados por diferentes tipos de células.
Un tinte fluorescente revela la «tinta» mantenida dentro de una ranura grabada en el giro curvo de una fibra de andamio. Díaz-Gómez y otros, Bioprinting Los avances en las técnicas de impresión en 3D han permitido albergar esperanzas de mejora en la medicina regenerativa. Esta área de investigación pretende utilizar células madre y otras tecnologías -como los biomateriales de ingeniería- para reparar o sustituir células, tejidos u órganos dañados.
Muchos de los trabajos en medicina regenerativa se han centrado en la idea de crear andamios. Los andamios son estructuras de materiales artificiales o naturales en las que se puede cultivar tejido nuevo para sustituir el tejido dañado. Estos andamios podrían prepararse fuera del cuerpo, por ejemplo, para empezar a cultivar un trozo de hueso en el laboratorio que luego podría implantarse quirúrgicamente. También podrían utilizarse para promover directamente la reparación dentro del cuerpo.
La investigación en este campo se ha topado con varios obstáculos tecnológicos. Ha resultado difícil distribuir las células de forma predecible en muchos andamios impresos en 3D. La distribución uniforme y controlada de las células es necesaria para cultivar tejidos complejos como el hueso y el cartílago, que están formados por muchos tipos de células diferentes.
La creación de las «biotintas» utilizadas para imprimir las células en los andamios también ha resultado un reto. Se han desarrollado para que sean espesas y viscosas y así evitar que la biotinta se salga de los andamios. Pero esta viscosidad puede dañar las células durante el proceso de impresión.
Investigadores dirigidos por el Dr. Antonios Mikos de la Universidad de Rice han estado probando formas de mejorar los andamios 3D y las biotintas para imprimir biomateriales. En su nuevo estudio, probaron si el grabado de ranuras en las fibras de los andamios impresos podría ayudar a mantener las células en su lugar y permitir el uso de una biotinta menos viscosa. El trabajo fue financiado en parte por el Instituto Nacional de Imagen Biomédica y Bioingeniería (NIBIB) de los NIH. Los resultados se publicarán en la edición de junio de 2020 de Bioprinting.
Imagen de TC de un andamio impreso en 3D con ranuras. Rice Biomaterials Lab Los investigadores crearon fibras utilizando un cabezal de impresión y luego, cuando las fibras se enfriaron, utilizaron un cabezal de grabado que fue capaz de crear ranuras y canales de diferentes alturas para diferentes propósitos. La estructura general de las fibras impresas no resultó dañada por el grabado, y cuando las fibras se superpusieron en ángulos de 90º, los andamios resultantes mantuvieron su resistencia a la compresión.
Cuando las ranuras se rellenaron con biotintas de baja viscosidad, se mantuvieron en su sitio sin sobrellenarse ni extenderse.
A continuación, el equipo comprobó la supervivencia de las células productoras de estructuras, llamadas fibroblastos, cuando se imprimieron en los andamios grabados con tinta de baja viscosidad. A las 24 horas de la impresión, un gran número de células seguía vivo en los surcos.
«Esta nueva tecnología nos permite imprimir andamios de varias capas sembrados con diferentes tipos de células en cada capa», dice Mikos. «El objetivo es cultivar tejidos que imiten mejor la estructura original para crear una reparación más funcional y duradera».
La técnica también podría permitir la impresión de moléculas frágiles, como factores de crecimiento, en los andamios. Los investigadores están explorando ahora formas de controlar mejor la creación de ranuras de diferentes tamaños, con el objetivo de utilizar la tecnología en andamios hechos de materiales muy finos o para hacer ranuras más profundas cuando sea necesario.