Impresión directa de tejidos en 3D dentro del cuerpo
Una estructura reticular 3D de un tejido implantado directamente sobre un tejido blando vivo. Crédito: Universidad Estatal de Ohio
En la serie de televisión Westworld, las partes del cuerpo humano se construyen en marcos robóticos usando impresoras 3-D. Si bien aún está lejos de este escenario, las impresoras 3D se utilizan cada vez más en medicina. Por ejemplo, la impresión 3D se puede utilizar para producir partes del cuerpo, como articulaciones ortopédicas y prótesis, así como partes de huesos, piel y vasos sanguíneos. Sin embargo, la mayoría de estos tejidos se crean en un aparato fuera del cuerpo y se implantan quirúrgicamente. Dicho procedimiento puede implicar la realización de grandes incisiones quirúrgicas, lo que presenta un riesgo adicional de infección y un mayor tiempo de recuperación para el paciente. Y dado que hay un lapso de tiempo entre el momento en que se crea el tejido y el momento en que se implanta en el paciente, pueden ocurrir más complicaciones. Para prevenir estas complicaciones, un equipo de científicos ha desarrollado una tecnología para imprimir tejidos directamente en el cuerpo.
Se necesitan dos componentes básicos para producir un tejido diseñado: (1) una «biotinta» similar a un fluido que consta de un material estructural mezclado con células vivas y (2) factores de crecimiento para ayudar a las células a crecer y convertirse en tejido regenerado. Al desarrollar tejidos para la implantación directa en el cuerpo, hay otras cosas a considerar: la construcción del tejido debería realizarse a la temperatura corporal (37 °C), el tejido debe adherirse de manera efectiva al tejido del órgano vivo y blando y cualquier paso del procedimiento no debe ser perjudicial para el paciente. Uno de esos pasos dañinos en los métodos actuales es la aplicación de luz ultravioleta dañina necesaria para solidificar el tejido construido.
Una colaboración entre Ali Khademhosseini, Ph.D., Director y CEO del Instituto Terasaki, David J Hoelzle , Ph.D., del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Universidad Estatal de Ohio y Amir Sheikhi, Ph.D. del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad Estatal de Pensilvania, ha producido una biotinta especialmente formulada y diseñada para imprimir directamente en el cuerpo.
«Esta fórmula de biotinta se puede imprimir en 3D a temperatura fisiológica y se puede reticular de forma segura usando luz visible dentro del cuerpo». dijo el primer autor Ali Asghari Adib, Ph.D. Para construir el tejido, utilizaron la impresión 3D robótica, que utiliza maquinaria robótica fijada con una boquilla. La biotinta se puede dispensar a través de la boquilla, al igual que un tubo de glaseado exprime el gel para escribir, solo que de una manera programable y de alta precisión.
El equipo también trabajó en métodos para unir piezas del tejido formado con esta tinta biológica sobre superficies blandas. En los experimentos que intentaron adherir el tejido a trozos de tiras de pollo crudo y agarosa, el equipo empleó una técnica de enclavamiento única utilizando la impresora 3D robótica y su biotinta especialmente formulada. La punta de la boquilla se modificó para poder penetrar las superficies blandas y llenar el espacio perforado con tinta biológica a medida que se retiraba; esto creó un ancla para la construcción de tejido. Cuando la punta de la boquilla llegó a la superficie, dispensó una gota adicional de tinta biológica para «bloquear» el ancla. «El mecanismo de enclavamiento permite conexiones más fuertes de los andamios al sustrato de tejido blando dentro del cuerpo del paciente», dijo Asghari Adib.
Estas mejoras en la ingeniería de tejidos son fundamentales para proporcionar opciones laparoscópicas mínimamente invasivas y de menor riesgo. para procedimientos como la reparación de defectos de tejidos u órganos, la ingeniería/implantación de parches para mejorar la función ovárica o la creación de mallas de reparación de hernias biofuncionales. Tales opciones serían más seguras para el paciente, ahorrarían tiempo y serían más rentables. Otras modificaciones en el diseño de ingeniería de tejidos y el ajuste de otras condiciones pueden aumentar el potencial de personalización, abriendo así el camino a posibilidades ilimitadas para mejorar la salud del paciente.
«El desarrollo de tejidos personalizados que pueden abordar diversas lesiones y dolencias es muy importante para el futuro de la medicina. El trabajo que se presenta aquí aborda un desafío importante en la fabricación de estos tejidos, ya que nos permite entregar las células y los materiales correctos directamente al defecto en la sala de operaciones», dijo Khademhosseini, «Este trabajo se complementa con nuestra Plataforma de Tecnología de Implantes Personalizados en el Instituto Terasaki, que tiene como objetivo desarrollar enfoques que aborden la variabilidad en los defectos del tejido en los pacientes».
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El equipo diseña tejidos óseos funcionales en 3D Más información: Ali Asghari Adib et al, Impresión 3D de escritura directa y caracterización de un biomaterial basado en GelMA para tejido intracorpóreo ingeniería, Biofabricación (2020). DOI: 10.1088/1758-5090/ab97a1 Información de la revista: Biofabrication
Proporcionado por el Instituto Terasaki para la Innovación Biomédica Cita: Impresión directa de tejidos tridimensionales dentro del cuerpo ( 2020, 15 de junio) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-06-d-tissues-body.html Este documento está 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.