Bioimpresión 3D de microfluidos para reproducir mejor las estructuras celulares
En el Instituto Tecnológico Stevens de Estados Unidos, un equipo de investigadores está desarrollando un método de bioimpresión basado en microfluidos. Esta rama de la ciencia manipula fluidos con características en el rango de los micrómetros. Ahora, este proyecto permitiría trabajar a una escala mucho más pequeña de lo que se ha estudiado hasta la fecha, y así crear cualquier tipo de tejido humano. Esto ayudará a los investigadores a reproducir con gran precisión las características biológicas de las células del cuerpo humano y acelerar los trasplantes de órganos, por ejemplo.
Dirigido por el profesor Robert Chang, el equipo ha desarrollado un modelo computacional para acelerar la bioimpresión de microfluidos y permitir el desarrollo de órganos. Como sabemos, la bioimpresión es capaz de reproducir estructuras celulares personalizadas para facilitar la creación de piel, por ejemplo, o incluso de órganos. Todavía estamos muy lejos de tener un corazón impreso en 3D o un riñón totalmente funcional, pero se está avanzando significativamente en el campo de la medicina regenerativa.
El estudio de microfluidos investiga su comportamiento en la microescala y la mesoescala.
La investigación de este equipo estadounidense podría cambiar por completo la bioimpresión gracias a su tecnología de microfluidos. Las bioimpresoras 3D del mercado se basan principalmente en la extrusión de tintas capa a capa hasta un grosor de unas 200 micras. Sin embargo, con los microfluidos, sería posible alcanzar una escala de sólo unas decenas de micras, y así estar mucho más cerca de la realidad celular. Robert Chang explica: “Crear nuevos órganos bajo demanda y salvar vidas sin necesidad de un donante humano será un gran avance para el sector médico. Sin embargo, lograrlo es complicado porque la bioimpresión de órganos utilizando «biotintas», es decir, hidrogeles cargados de células cultivadas. Éstas requiere un grado de control fino sobre la geometría y el tamaño de las microfibras impresas que las actuales máquinas simplemente no pueden lograr”.
Esta escala es crucial, ya que afecta a la propia biología del órgano en cuestión. Al acercarse lo más posible al tamaño de las células humanas, el equipo podría reproducir con mayor exactitud las características biológicas de cada una. Ha desarrollado un modelo informático de un cabezal de impresión microfluídico para controlar parámetros como la velocidad del flujo y la dinámica de los fluidos. Este modelo permite modificar las geometrías y las propiedades de los materiales de la estructura bioimpresa. Sobre todo, ofrece la posibilidad de mezclar varias biotintas, y por tanto varios tipos de células, para crear tejidos más complejos.
Las bioimpresoras 3D actuales se basan en un proceso de extrusión. | Créditos: Département06-Xavier Giraud
Hasta ahora, los investigadores afirman haber impreso vejigas utilizando soportes impresos en 3D. Pero al combinar varias biotintas, esperan llegar mucho más lejos. Robert Chang concluye: “Ser capaces de operar a esta escala, mezclando con precisión las biotintas, nos permite reproducir cualquier tipo de tejido. La tecnología es todavía tan nueva que no sabemos exactamente lo que hará. Pero sí sabemos que abrirá la puerta a la creación de nuevas estructuras y nuevos métodos importantes en la biología”.
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