By Alrededor de 112.000 personas están esperando trasplantes de órganos en los Estados Unidos, pero no hay suficientes para todos. Investigadores del Instituto de Tecnología Stevens, una universidad privada de investigación en Nueva Jersey, están trabajando en una forma de imprimir órganos en 3D utilizando microfluidos. La impresión 3D existe desde hace varias décadas, pero si este nuevo método tiene éxito, es posible que los pacientes no tengan que esperar tanto para recibir un trasplante.
Reduciendo
Robert Chang, profesor asociado en el departamento de ingeniería mecánica de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Schaefer de Stevens, y sus colegas han estado refinando el proceso de impresión 3D para ver si se puede usar para desarrollar diferentes tipos de órganos e incluso reparar la piel de una herida abierta.
Él indica que la tecnología existente no funciona en una escala compatible con la biología humana.
“Crear nuevos órganos y salvar vidas sin la necesidad de un donante humano brindará un inmenso beneficio para la atención médica”, explicó Chang. “Sin embargo, alcanzar ese objetivo es complicado porque imprimir órganos usando
‘bio-tintas’ (hidrogeles cargados con células cultivadas) requiere un grado de control preciso sobre la geometría y el tamaño de la microfibra impresa que las impresoras 3D actuales simplemente no pueden lograr”.
Chang y su equipo comenzaron a utilizar la microfluídica, la manipulación precisa de líquidos a través de diminutos canales, para operar en una escala mucho más pequeña de lo que jamás se pensó posible.
Los hallazgos del equipo, que se publicaron recientemente en Scientific Reports, detallan cómo se puede usar esta tecnología en aplicaciones de atención médica.
“La publicación reciente tiene como objetivo mejorar la capacidad de control y la previsibilidad sobre la estructura de los microtejidos y microfibras fabricados habilitados por la tecnología de bioimpresión microfluídica”, explicó Ahmadreza Zaei, uno de los colegas de Chang.
Las bioimpresoras existentes solo pueden construirse en una escala de 200 micrones, que es aproximadamente una décima parte del ancho de un trozo de espagueti, pero los microfluidos permiten que la máquina cree estructuras a nivel celular.
“La escala es muy importante porque afecta la biología del órgano”, agregó Chang. “Estamos operando a la escala de las células humanas, y eso nos permite imprimir estructuras que imitan las características biológicas que estamos tratando de replicar”.
Los microfluidos también dan a la máquina un mayor control sobre el flujo de biotinta. Los usuarios pueden cambiar entre diferentes tipos de células cultivadas y antecesores de tejido dentro de la misma estructura, de manera similar a la forma en que una impresora combina tintas de diferentes colores para crear una imagen completa.
Los investigadores ya han creado su primera vejiga, pero los órganos más complicados como los riñones y el hígado requieren una gama más amplia de tintas biológicas.
Todavía están descubriendo cómo los diferentes factores, como las estructuras de los canales, la velocidad del flujo y la dinámica de fluidos, afectan la geometría de las estructuras.
Pero Chang y sus colegas dicen que las posibilidades son infinitas.
“Poder operar a esta escala, mientras se mezclan con precisión las biotintas, nos permitiría reproducir cualquier tipo de tejido”, dijo. Antes de crear los órganos, el equipo tuvo que crear un cabezal de impresión de microfluidos y un modelo computacional que predijera con precisión cómo se comportarán estos órganos en el mundo real.
“Nuestro modelo computacional avanza en una extracción de fórmulas que se puede usar para predecir los diversos parámetros geométricos de las estructuras fabricadas extruidas de los canales de microfluidos”, dijo Zaeri.
Chang dice que su trabajo muestra que esta tecnología incluso se puede usar para imprimir piel en 3D que se puede injertar en una herida.
“Esta tecnología es todavía tan nueva que no sabemos con precisión qué permitirá. Pero sabemos que abrirá la puerta a la creación de nuevas estructuras y nuevos tipos importantes de biología”.
