Un equipo de investigadores del Imperial College London y King's College London tiene desarrollado una nueva técnica para crear estructuras 3D que se puedan usar para replicar tejidos y órganos biológicos.

El estudio se publica en Informes científicos.

Impresión de órgano

El estudio de impresión de órgano utiliza las técnicas de impresión 3D para producir un dispositivo artificialmente construido para el reemplazo de órganos.  

La impresión 3D las técnicas permiten la construcción de una estructura de órgano particular capa por capa para formar una célula andamio, que es el componente clave para formar nuevos tejidos viables. Los andamios actúan como una plantilla para la regeneración de tejidos, donde se estimula la regeneración de los tejidos dañados.

Actualmente, en las clínicas, los órganos que son planos, como la piel o huecos, como la vejiga, se han impreso e implementado con éxito. Los científicos están trabajando en formas de construir órganos más complejos, como el cerebro y el corazón.

Criogenia

Los investigadores de este estudio son los primeros en crear estructuras 3D que son lo suficientemente suaves como para reproducir las propiedades mecánicas de órganos como el cerebro y los pulmones.

"Necesitábamos imitar la geometría compleja del cerebro y la mejor forma de lograr una geometría precisa era imprimirlo en 3D ", dijo. Zhengchu Tan, uno de los investigadores principales del Departamento de Ingeniería Mecánica en el Imperial College London.

"Por lo tanto, desarrollamos la técnica que puede imprimir material estable, pero súper suave cuando se descongela, como el cerebro ".

Esta técnica usa un método llamado Criogenia (en otras palabras, congelación), en el que se usa dióxido de carbono sólido (hielo seco) para enfriar rápidamente una tinta de hidrogel a medida que se extruye desde una impresora 3D. Este enfriamiento instantáneo permite construir capas adicionales en las capas anteriores, construyendo una matriz de hidrogel.

Entonces, después de ser calentado, a diferencia de técnicas similares previamente probadas y fallidas, la forma de gel de la tinta de hidrogel se vuelve tan suave como los tejidos corporales, pero no se colapsa por su propio peso.

"Es (estructura 3D) capaz de mantener su forma debido a que se han creado enlaces cruzados para formar una matriz de hidrogel que mantiene unida la estructura", dijo Tan. "Sin embargo, debe señalarse que, dado que es tan suave como el cerebro, se deforma bajo la gravedad al igual que el cerebro".

Los investigadores probaron las estructuras impresas con 3D sembrándolas con células de fibroblastos dérmicos, que generan tejido conectivo en la piel, y descubrieron que existía unión y supervivencia exitosas.

"En este momento hemos creado estructuras de algunos centímetros de tamaño, pero idealmente nos gustaría crear una réplica de un órgano completo utilizando esta técnica", dijo Tan en un comunicado.

Con la criogenia, los científicos pueden usar estas estructuras 3D para reemplazar los tejidos del cuerpo en procedimientos médicos para formar andamios. Al "sembrar" andamios porosos con células y alentarlos a crecer, los científicos pueden regenerar los tejidos dañados y permitir que el cuerpo se cure sin tener que enfrentar problemas que normalmente afectan los procedimientos de trasplante de reemplazo de tejido, como el rechazo por parte del cuerpo.

Oportunidades futuras de investigación

Esta nueva técnica podría conducir a más posibilidades en torno al crecimiento de células madre, que es la clave de la revolución médica debido a su capacidad para transformarse en diferentes tipos de células.

Además, esta técnica podría usarse para crear partes del cuerpo reproducidas o incluso órganos completos. Esto podría permitir a los científicos llevar a cabo tipos de experimentos, que no son posibles en sujetos vivos. Y estas réplicas de órganos y órganos se pueden utilizar para ayudar con el entrenamiento médico al reemplazar la necesidad de practicar cirugías en animales.

Según Tan, el equipo actualmente usa criogenia para imprimir estructuras 3D suaves, en las que pueden sembrar células para estudiar el efecto de la rigidez del sustrato sobre la viabilidad celular.

Como parte de un esfuerzo mayor para desarrollar una estructura 3D de un cerebro, el equipo espera extender el tamaño de impresión para imprimir todo un cerebro.