Bioimpresión 3D: El futuro de la donación de órganos que se está desarrollando en Chile y el mundo

Recientemente, investigadores israelíes lograron imprimir un corazón en 3D usando las mismas células de un paciente. El proceso de impresión involucró una biopsia del tejido graso que rodea los órganos abdominales. Luego, los investigadores aislaron las células contenidas en la matriz del tejido, separándolas de la matriz extracelular, biomaterial que también se conservó para la generación de una biotinta personalizada. Posteriormente, las células fueron reprogramadas para convertirlas en células pluripotenciales con la capacidad de diferenciarse en células cardíacas.

Las células y el hidrogel se utilizaron por primera vez para crear parches cardíacos con estructuras que asemejaban los vasos sanguíneos y, a partir de eso, todo un corazón. Si bien este trabajo no derivó en un órgano funcional, constituyó un importante avance en el área.

A este importante avance, se sumó el mes pasado el de un equipo de investigadores de Estados Unidos que logró imprimir una red multivascular que imita la estructura microvascular de los alvéolos pulmonares. Es decir, que el modelo funciona como una parte de un pulmón humano: a su alrededor tiene una red de vasos sanguíneos interconectados de tal manera que simulan los circuitos naturales de sangre, aire, oxígeno y otros fluidos del cuerpo.

La estructura está hecha de células humanas y una solución líquida que conforma un hidrogel y fue creada a través de un sistema de bioimpresión que el mismo grupo de científicos desarrolló, en el que las capas se imprimen con tamaños de 10 a 50 micrones a partir de esta solución líquida y se convierten en un hidrogel sólido cuando se exponen a la luz azul. De esta manera, el sistema puede producir hidrogeles suaves y resistentes, con una intrincada arquitectura interna en cuestión de minutos.

Los desarrollos en ingeniería de tejidos también están siendo abordados en Chile, donde Cells for Cells, empresa biotecnológica líder en medicina regenerativa, en conjunto con la Universidad de los Andes, ha desarrollado Inkure®, una biotinta a partir de gelatina de salmón, cuyas propiedades permiten su uso en impresoras 3D de alta resolución en base a sistemas de extrusión o formación de micro-gotas, y que permite la bioimpresión 3D a temperatura ambiente sin riesgo de bloqueo o mal funcionamiento de los sistemas. Esto es muy diferente de otras fuentes de gelatina como bovino y porcino, que presentan mayor viscosidad y gelificación espontanea, impidiendo su uso en este tipo sistemas. Se trata de un proceso en que se extrae la gelatina de la piel del salmón y se modifica para que sea compatible con las células y los sistemas de impresión 3D. De esta forma es posible utilizarlo como material de bioimpresión para la fabricación de tejidos en impresoras 3D.

Las ventajas técnicas de una fuente de gelatina adaptada al frío para uso en biofabricación sobre una fuente de gelatina adaptada al calor se revelaron al comparar sus características estructurales y moleculares. Los científicos de Cells for Cells demostraron además que los hidrogeles o matrices basados en gelatina de salmón tienen una mayor flexibilidad molecular en comparación con los hidrogeles basados en gelatina de bovino, lo que presenta una ventaja importante para ajustar la tasa de remodelación de la matriz extracelular una vez implantado. Esta podría ser una característica adicional clave para una mejor integración y regeneración de tejidos mediante matrices en base a este biomaterial. Los resultados mostrados, revelan la importancia de considerar una gelatina de salmón como un biomaterial nuevo y biológicamente tolerable al diseñar hidrogeles para nuevas aplicaciones en el campo de la medicina regenerativa.

Aunque los órganos humanos son estructuras muy complejas, la ciencia está trabajando para replicarlos artificialmente a través de la bioimpresión 3D, una acción impulsada por la necesidad de donantes en el mundo y que en Chile está siendo liderada por Cells for Cells.