Investigadores del Instituto de Tecnología de Israel (Technion), en Haifa, han desarrollado una innovadora tecnología de bioimpresión para cultivar tejido para trasplante imprimiéndolo en un baño de microgel, como material de soporte. Esta innovación elimina el encogimiento típico de los tejidos impresos antes del trasplante.
La impresión de tejidos es un enfoque innovador para crear tejidos para trasplantes. En esta técnica, también llamada bioimpresión, las células vivas se incrustan en tinta biológica y se imprimen capa sobre capa. Posteriormente, el tejido impreso crece durante días o semanas hasta que está listo para imprimirlo.
Los pormenores de este avance en bioimpresión -proceso mediante el cual se obtienen estructuras tridimensionales mediante la adición de capas de materiales biológicos, bioquímicos y células vivas-, se explica en un estudio experimental que aparece en Advanced Science.
La dirección estuvo a cargo de Shulamit Levenberg, profesora en Technion. En su laboratorio de Ingeniería de Células Madre y Tejidos de la Facultad de Ingeniería Biomédica de Technion, combina conocimientos de biología celular, ingeniería de tejidos e ingeniería mecánica para investigar y comprender la formación de redes vasculares en construcciones tridimensionales.
Los científicos de este equipo provienen de una variedad de disciplinas, mientras que los proyectos se centran en el desarrollo de construcciones prevascularizadas para el futuro de la terapia celular. También están desarrollando tecnologías de microfluidos para aplicaciones de análisis de células individuales.
CarGrow, un microgel innovador
Como destaca la profesora Levenberg, “muchos grupos de investigación de todo el mundo están trabajando para mejorar la impresión de tisú, pero la mayoría de ellos se centran en la fase de impresión y el producto inicial: el tisú impreso. Sin embargo, la fase de crecimiento del tejido, es decir, el período entre la impresión y el trasplante en el órgano diana, no es menos importante. Este es un período complejo en el que las células impresas se dividen, migran, secretan su matriz extracelular y se unen entre sí para crear el tejido. Uno de los problemas de este complejo proceso es que los tejidos tienden a distorsionarse y encogerse de manera descontrolada”.
Así las cosas, los investigadores de Technion se centraron en evitar la contracción desigual del tejido impreso en las semanas posteriores a la impresión. Encontraron la solución cambiando el medio en el que se imprime y crece el tejido.
El nuevo concepto, imprimir y crecer, se basa en un medio original desarrollado por estos investigadores: un microgel innovador utilizado como material de soporte en el proceso. Denominado CarGrow, es una sustancia compuesta principalmente de Carragenina-K y se produce a partir de algas rojas. De hecho, el nuevo baño de soporte conserva el tamaño del tejido después de la impresión y evita que se encoja y pierda su forma, según sus inventores.
Este proceso permite la producción fiable y controlada de tejido funcional en el tamaño y forma deseados. Dado que este material es transparente, ofrece la posibilidad de que los científicos obtengan imágenes in vivo para monitorear la maduración del tejido.
Aseguran en su estudio que el método de imprimir y hacer crecer demuestra una bioimpresión precisa con alta viabilidad y funcionalidad del tejido, al tiempo que preserva la forma y el tamaño de la construcción.
Bioimpresión personalizada
Hace un año, Levenberg publicó otro estudio, en el campo de la bioimpresión, en Advanced Materials. En él detallaba cómo pudo crear un colgajo de tejido impreso basado en colágeno y células vivas que contenían vasos sanguíneos principales y otros más pequeños que alimentan el tejido y hacen posible una conexión con la arteria después del trasplante. Esto permitió el flujo de sangre inmediato al tejido diseñado, justo después del trasplante, lo que acelera y mejora la integración del tejido en el organismo.
En la actualidad, la bioimpresión permite fabricar tejidos que pueden utilizarse para reemplazar estructuras enfermas, dañadas o envejecidas y para sustituir a los modelos animales en los estudios farmacológicos o en la generación de modelos de enfermedades.
Los expertos puntualizan que la bioimpresión de piel es el caso más claro de su aplicación a la práctica clínica y es solo el primer paso hacia la bioimpresión personalizada, a partir de células del propio paciente, de órganos sólidos funcionales en un futuro.
El desarrollo de nuevas aplicaciones, entre ellas la bioimpresión de modelos tumorales para diseñar estrategias terapéuticas personalizadas, la impresión in situ, la impresión 4D o la bioimpresión a gran escala, aunque todavía están en fase experimental, en un futuro no muy lejano cambiarán la manera de enfrentarse a campos tan relevantes como el trasplante de órganos, la medicina regenerativa o el abordaje personalizado de tumores u otras patologías.
Por último, mencionar a Elisabeth Engel, del Departamento de Ciencia de los Materiales en la Politécnica de Cataluña, que subraya que “aunque la bioimpresión como tal ya existe, para su aplicación en medicina aún deben culminar dos procesos: la creación de una biotinta operativa, con una consistencia suficiente que aún no tiene; y el cultivo de células madre que permitan la generación del tejido”.
