Bioimpresión 3D de cartílago auricular elástico

Con frecuencia circula la idea de que estamos a nada de imprimir en 3D órganos funcionales, pero la realidad en el laboratorio es mucho más compleja. Aunque sigue siendo un sueño lejano, un equipo de investigadores de la ETH Zúrich ha logrado un hito que acorta esa distancia. Se trata de la creación de cartílago de oreja elástico y estable a partir de células humanas cultivadas en laboratorio. Liderados por el investigador Philipp Fisch y la profesora Marcy Zenobi-Wong, este grupo científico ha logrado desarrollar una oreja artificial impresa en 3D que mantiene su forma y propiedades mecánicas tras ser implantada en modelos animales, acercando la posibilidad de ofrecer soluciones personalizadas a pacientes con malformaciones o lesiones graves.

El objetivo principal de esta investigación es superar las limitaciones de los métodos de reconstrucción actuales. Hoy en día, el estándar para tratar una malformación o la pérdida de la oreja por accidentes consiste en extraer cartílago de las costillas del propio paciente para esculpir una nueva oreja. Además de doloroso, este método a menudo resulta en una oreja más rígida que la natural. Por ello, los científicos buscan crear un tejido que logre la estabilidad y flexibilidad necesarias antes de ser implantado en el cuerpo humano.

Para obtener el material biológico necesario, los investigadores extrajeron células de pequeños fragmentos de cartílago sobrantes de cirugías previas de otros pacientes. A partir de una muestra diminuta de apenas tres milímetros, aislaron inicialmente unas 100,000 células, que luego multiplicaron en una solución nutritiva especial hasta alcanzar los cientos de millones necesarios para una oreja completa. Durante este proceso de cultivo, el equipo optimizó el entorno para asegurar que las células produjeran colágeno tipo II y elastina, propios del cartílago auricular, y no se convirtieran en fibroblastos, que generarían un tejido cicatrizal mucho más blando.

Las células multiplicadas se mezclan con una «biotinta», un material gelatinoso que sirve de soporte, y se introducen en una impresora 3D que da forma a la estructura auricular. Una vez impresa, la oreja no se implanta de inmediato. El tejido resultante es inicialmente muy blando y requiere un periodo de maduración de varias semanas en una incubadora. Durante este tiempo, la estructura recibe un suministro constante de oxígeno y nutrientes para fomentar el desarrollo de una red sólida de proteínas y azúcares que le otorgan su resistencia definitiva.

Los resultados de la investigación han sido prometedores. Tras nueve semanas de maduración en el laboratorio y seis semanas adicionales implantadas bajo la piel de ratas, las orejas artificiales mantuvieron su forma y mostraron propiedades mecánicas muy similares a las del cartílago humano natural. Philipp Fisch destaca que la combinación de una alta densidad celular con un entorno de maduración controlado fue clave para este éxito. Sin embargo, el investigador advierte sobre la complejidad de estos procesos: «Llevamos más de diez años trabajando en este problema en nuestro grupo. Cuando se trata de la biofabricación de tejidos, o ingeniería de tejidos, como también se conoce, es raro ver avances rápidos».

De cara al futuro, los próximos pasos de la investigación se centrarán en perfeccionar la red de elastina, la proteína responsable de la maleabilidad de la oreja, que aún representa un reto biológico para su estabilización a largo plazo. Fisch estima que podrían tardar otros cinco años en descifrar el plano biológico perfecto antes de pasar a los ensayos clínicos. Puedes leer el comunicado oficial aquí.

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*Créditos de la foto de portada: Philipp Fisch / ETH Zurich