La técnica de bioimpresión 3D fácil de usar crea tejidos reales

La técnica de bioimpresión 3D fácil de usar crea tejidos reales
Los bioingenieros de la Universidad de California en San Diego han desarrollado una técnica de bioimpresión en 3D que funciona con materiales naturales y es fácil de usar, lo que permite a los investigadores de distintos niveles de experiencia técnica producir modelos de tejidos de órganos que sean reales.

Como prueba de concepto, el equipo de UC San Diego utilizó su método para crear redes de vasos sanguíneos capaces de mantener vivo un tumor de cáncer de mama fuera del cuerpo. También crearon un modelo de un intestino humano vascularizado. El trabajo fue publicado recientemente en Advanced Healthcare Materials .

El objetivo no es hacer que los órganos artificiales se puedan implantar en el cuerpo, dijeron los investigadores, sino hacer modelos de órganos humanos fáciles de cultivar que puedan estudiarse fuera del cuerpo o usarse para la detección de fármacos.

«Queremos facilitar a los científicos cotidianos, quienes pueden no tener la especialización requerida para otras técnicas de impresión 3D, hacer modelos 3D de cualquier tejido humano que estén estudiando», dijo el primer autor Michael Hu, un especialista en bioingeniería.

RE. Estudiante de la UC San Diego Jacobs School of Engineering. «Los modelos serían más avanzados que los cultivos celulares 2D o 3D estándar, y más relevantes para los humanos cuando se trata de probar nuevos medicamentos, que actualmente se realiza en modelos animales».

«No necesitas nada complicado para adoptar esto en tu laboratorio», dijo Prashant Mali, profesor de bioingeniería en la Escuela Superior de Ingeniería de UC San Diego Jacobs, autor principal del estudio.

«Nuestra esperanza es que varios laboratorios puedan trabajar con esto y experimentar con esto. Cuanto más se adopte, mayor será el impacto».

El método es simple. Para crear una red de vasos sanguíneos vivos, por ejemplo, los investigadores primero diseñan digitalmente un andamio utilizando Autodesk.

Con una impresora 3D comercial, los investigadores imprimen el andamio de un material soluble en agua llamado alcohol polivinílico. Luego, vierten un recubrimiento grueso, hecho de materiales naturales, sobre el andamio, lo dejan curar y solidifica, y luego expulsan el material del andamio hacia adentro para crear canales de vasos sanguíneos huecos.

A continuación, cubren el interior de los canales con células endoteliales, que son las células que recubren el interior de los vasos sanguíneos. El último paso es hacer que los medios de cultivo celular fluyan a través de los vasos para mantener las células vivas y en crecimiento.

Los vasos están hechos de materiales naturales que se encuentran en el cuerpo, como el fibrinógeno, un compuesto que se encuentra en los coágulos de sangre, y Matrigel, una forma comercial disponible de matriz extracelular de mamíferos.

Encontrar los materiales correctos fue uno de los mayores desafíos, dijo la estudiante de pregrado de bioingeniería Xin Yi (Linda) Lei, coautora del estudio. «Queríamos usar materiales que fueran naturales en lugar de sintéticos, para poder hacer algo lo más cerca posible del cuerpo. También necesitaban poder trabajar con nuestro método de impresión 3D».

«Podemos usar estos materiales cotidianos derivados biológicamente para hacer tejidos ex vivo que están vascularizados», dijo Mali. «Y ese es un aspecto importante si queremos hacer tejidos que puedan sostenerse durante largos períodos de tiempo fuera del cuerpo».

Mantenerse con vida

En un conjunto de experimentos, los investigadores utilizaron los vasos sanguíneos impresos para mantener vivos los tejidos tumorales del cáncer de mama fuera del cuerpo. Extrajeron trozos de tumores de ratones y luego insertaron algunas de las piezas en las redes de vasos sanguíneos impresos.

Otras piezas se mantuvieron en un cultivo celular 3D estándar. Después de tres semanas, los tejidos tumorales encapsulados en las impresiones de los vasos sanguíneos se mantuvieron vivos. Mientras tanto, aquellos en el cultivo celular 3D estándar habían muerto en su mayoría.

«Nuestra esperanza es que podamos aplicar nuestro sistema para hacer modelos de tumores que puedan usarse para probar medicamentos contra el cáncer fuera del cuerpo», dijo Hu, quien está particularmente interesado en estudiar modelos de tumores de cáncer de mama.

«El cáncer de mama es uno de los cánceres más comunes: tiene una de las partes más grandes de la investigación dedicada y uno de los paneles más grandes de productos farmacéuticos que se están desarrollando para él. Por lo tanto, cualquier modelo que podamos hacer sería útil para más personas. »

En otro conjunto de experimentos, los investigadores crearon un modelo intestinal vascularizado. La estructura constaba de dos canales. Uno era un tubo recto revestido con células epiteliales intestinales para imitar el intestino.

El otro era un canal de vasos sanguíneos (revestido con células endoteliales) que giraba en espiral alrededor del canal intestinal. El objetivo era recrear un intestino rodeado por una red de vasos sanguíneos.

Cada canal fue alimentado con medios optimizados para sus células. Dentro de dos semanas, los canales comenzaron a tomar morfologías más reales. Por ejemplo, el canal intestinal había comenzado a brotar vellosidades, que son pequeñas proyecciones similares a dedos que recubren el interior de la pared intestinal.

«Con este tipo de estrategia, podemos comenzar a crear sistemas complejos y de larga vida en un entorno ex vivo . En el futuro, esto quizás podría suplantar el uso de animales para hacer estos sistemas, que es lo que se está haciendo en este momento», dijo. Mali

«Esta fue una prueba de concepto que muestra que podemos cultivar diferentes tipos de células juntas, lo cual es importante si queremos modelar interacciones de múltiples órganos en el cuerpo. En una sola impresión, podemos crear dos entornos locales distintos, cada uno manteniendo una tipo de célula viva, y colocados lo suficientemente cerca para que puedan interactuar «, dijo Hu.

En el futuro, el equipo está trabajando para ampliar y refinar esta técnica. El trabajo futuro se centrará en la optimización de los vasos sanguíneos impresos y en el desarrollo de modelos de tumores vascularizados que se asemejen más a los del cuerpo

Leave a Reply