Progresos y desafíos en el desarrollo de nuevos materiales materiales de bioimpresión 3D

La ingeniería de tejidos es una de las terapias médicas avanzadas que incluye aquellos productos medicinales de origen biológico formados por células o tejidos contenidos en diversos tipos de matrices. La bioimpresión 3D es uno de ellos. Se trata de un tipo de impresión que incluye distintos tipos celulares dentro de una matriz o biotinta, los que se depositan capa a capa de manera controlada en un mosaico que se asemeja, por ejemplo, a nuestra piel. Simultáneamente, esta estructura es estabilizada mecánicamente capa por capa, generando así una estructura tridimensional definida.

De acuerdo a ello, uno de los desafíos de esta nueva industria biomédica es el desarrollo de una biotinta que permita una bioimpresión 3D con alta definición, en forma estable y que no sea tóxica ni inmunogénica. Actualmente, existen dos grandes tipos de biotintas: aquellas que constituyen una matriz (scaffold-based) donde las células quedan embebidas en un hidrogel similar a la matriz extracelular, y aquellas que se basan en la agregación celular y la generación de neo-tejidos (scaffold-free).

Considerando su alta resolución y precisión, los bajos tiempos de bioimpresión 3D, la mayor variabilidad de metodologías para su impresión 3D (extrusión, goteo (droplet-based) y laser), mayor rendimiento y menor costo, las biotintas a base de hidrogeles son las más usadas en la actualidad. Entre ellas destacan las biotintas naturales tales como el alginato, el ácido hialurónico y el producto MatrigelTM, pero que no cumplen con todas las características requeridas debido a su inmunogenicidad, baja estabilidad mecánica, y alto costo, respectivamente. Por otra parte, las alternativas naturales modificadas y aquellas sintéticas, como la gelatina metacrilada, el polietileneglicol modificado y el producto Pluronic® ofrecen propiedades mejoradas.

Actualmente, existen biotintas comerciales para impresión 3D, donde destaca la empresa sueca Cellink AB, fundada el año 2016 a partir de la asociación entre la Chalmers University of Technology y empresas privadas como BC Genesis de EEUU, que a la fecha cuenta con seis solicitudes de patentes internacionales, tanto en hardware como en biotintas para bioimpresión 3D. Una segunda empresa destacada en este ámbito es Organovo, compañía norteamericana cuyos desarrollos se iniciaron el año 2003 en las Universidades de Clemson y Missouri–Columbia, y que dieron lugar a su fundación en el año 2007. Luego, en el año 2015, Organovo se asoció con L’Oreal para desarrollar bioimpresiones 3D de piel, y el año 2016 formó la filial Samsara Sciences Inc. para iniciar acciones comerciales.

En Europa, en tanto, los científicos de la Universidad Carlos III de Madrid, en colaboración con la empresa de bioingeniería BioDan Group, han presentado un prototipo de una impresora biológica 3D que puede crear piel humana completamente funcional. En junio de 2018, Poietis, una compañía francesa, junto con Prometheus, una división de Skeletal Tissue Engineering en Lovaina, Bélgica, anunciaron la firma de un acuerdo de colaboración de investigación de dos años para desarrollar tejidos para regeneración esquelética.

Cells for Cells, en conjunto con la Universidad de Los Andes, ha desarrollado la biotinta Inkure® a partir de gelatina de salmón, cuyas propiedades reológicas superiores permiten su uso a través de mecanismos de extrusión y goteo a temperatura ambiente, a diferencia de otras fuentes como bovino y porcino. Inkure® cuenta con una solicitud de patente internacional presentada en 2017, y actualmente está siendo evaluada para su licenciamiento con fines de investigación y aplicación clínica por una empresa norteamericana miembro del Advanced Regenerative Manufacturing Institute (ARMI) formado en EEUU con fondos del Departamento de Defensa, con el fin de escalar la producción de ingeniería de tejidos.