Científicos usan una nueva tinta para imprimir huesos en 3D con células vivas
Crédito: Universidad de Nueva Gales del Sur
Científicos de la UNSW Sydney han desarrollado una tinta a base de cerámica que podría permitir a los cirujanos en el futuro imprimir en 3D imprimir partes óseas completas con células vivas que podrían usarse para reparar el tejido óseo dañado.
Usando una impresora 3D que despliega una tinta especial hecha de fosfato de calcio, los científicos desarrollaron una nueva técnica, conocida como bioimpresión omnidireccional cerámica en suspensiones celulares (COBICS), que les permite imprimir estructuras similares a huesos que se endurecen en cuestión de minutos cuando se colocan en agua.
Si bien la idea de imprimir en 3D estructuras que imitan huesos no es nueva, esta es la primera vez que dicho material se puede crear a temperatura ambiente con vida y sin productos químicos agresivos ni radiación, dice el Dr. Iman Roohani de la Facultad de Química de la UNSW.
«Esta es una tecnología única que puede producir estructuras que imitan de cerca el tejido óseo», dice.
«Podría utilizarse en aplicaciones clínicas en las que existe una gran demanda de reparación in situ de defectos óseos, como los causados por traumatismos, cáncer o en los que se reseca una gran parte del tejido».
El profesor asociado Kristopher Kilian, quien co-desarrolló la tecnología innovadora con el Dr. Roohani, dice que el hecho de que las células vivas pueden ser parte de la estructura impresa en 3-D, junto con su portabilidad, lo convierten en un gran avance en la tecnología de punta actual.
Hasta ahora, dice, hacer una pieza de material similar al hueso para reparar el tejido óseo de un paciente implica primero ir a un laboratorio para fabricar las estructuras utilizando hornos de alta temperatura y productos químicos tóxicos.
«Esto produce un material seco que luego se lleva en un entorno clínico o en un laboratorio, donde lo lavan profusamente y luego le agregan células vivas», dice el profesor Kilian.
«Lo bueno de nuestra técnica es que puedes extruirlo directamente en un lugar donde hay células, como una cavidad en el hueso de un paciente. Podemos ir directamente al hueso donde hay células, vasos sanguíneos y grasa, e imprimir una estructura similar a un hueso que ya contiene células vivas, justo en esa área».
«Actualmente no hay tecnologías que puede hacer eso directamente».
En un artículo de investigación publicado durante la noche en Advanced Functional Materials, los autores describen cómo desarrollaron la tinta especial en una matriz de microgel con células vivas.
«La La tinta aprovecha un mecanismo de fraguado a través de la nanocristalización local de sus componentes en ambientes acuosos, convirtiendo la tinta inorgánica en nanocristales de apatita de hueso entrelazados mecánicamente», dice el Dr. Roohani.
«En otras palabras, forma una estructura que es químicamente similar a los bloques de construcción de huesos. La tinta está formulada de tal manera que la conversión es rápida, no tóxica en un entorno biológico y solo se inicia cuando la tinta se expone a los fluidos corporales, proporcionando un amplio tiempo de trabajo para el usuario final, por ejemplo, los cirujanos. «
Dice que cuando la tinta se combina con una sustancia de colágeno que contiene células vivas, permite la fabricación in situ de tejidos similares a los huesos que pueden ser adecuados para aplicaciones de ingeniería de tejidos óseos, modelado de enfermedades, detección de fármacos, y reconstrucción in situ de defectos óseos y osteocondrales.
Ya ha habido un gran interés por parte de cirujanos y fabricantes de tecnología médica. El Prof. Kilian piensa que, si bien es un comienzo, este nuevo proceso de impresión ósea podría abrir una forma completamente nueva de tratar y reparar el tejido óseo.
«Este avance realmente allana el camino para numerosas oportunidades que creemos que podrían resultar transformadoras a partir del uso de la tinta para crear hueso en el laboratorio para el modelado de enfermedades, como un material bioactivo para denta l restauración, para dirigir la reconstrucción ósea en un paciente», dice A/Prof. Kilian.
«Me imagino un día en el que un paciente que necesita un injerto óseo pueda ingresar a una clínica donde se toman imágenes de la estructura anatómica de su hueso, se traduce a una impresora 3D y se imprime directamente en la cavidad con sus propias células.
«Esto tiene el potencial de cambiar radicalmente la práctica actual, reducir el sufrimiento de los pacientes y, en última instancia, salvar vidas».
A continuación, el dúo realizará pruebas in vivo en modelos animales para ver si las células vivas en las construcciones similares a huesos continúan creciendo después de ser implantadas en el tejido óseo existente.
Explore más
«Venda» desarrollada para reconstruir huesos rotos Más información: Sara Romanazzo et al. Estructuras similares a huesos sintéticos mediante bioimpresión cerámica omnidireccional en suspensiones celulares, materiales funcionales avanzados (2021). DOI: 10.1002/adfm.202008216 Información de la revista: materiales funcionales avanzados
proporcionados por la Universidad de Nueva Gales del Sur Cita: Los científicos usan un nov el ink to 3-D print bone with living cells (25 de enero de 2021) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-scientists-ink-d-bone-cells.html Este documento es sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.