Investigadores imprimen en 3D redes de células nerviosas vivas
La industria de la impresión 3D sigue sorprendiendo al mundo con sus avances científicos. Esta vez, es en el campo de la neurociencia donde esta tecnología ha dado un paso de gigante. Investigadores de la Universidad Monash de Melbourne han desarrollado una técnica de impresión en 3D que permite crear redes nerviosas tridimensionales utilizando «bioenlaces» con células nerviosas vivas, concretamente células cerebrales de rata. Estas estructuras tridimensionales son una imitación excepcional de las complejas conexiones que se encuentran en el cerebro humano.
Este avance ofrece oportunidades para explorar trastornos neurológicos, evaluar la eficacia de los fármacos y profundizar en nuestra comprensión sobre el funcionamiento de nuestro sistema nervioso. Al optar por una metodología de ingeniería de tejidos combinada con la bioimpresión, los científicos han logrado reproducir la configuración de la materia gris y blanca que se observa en el cerebro. Para ello se utilizaron dos tipos distintos de tinta biológica, una con células vivas y otra con materiales no celulares. La impresora comienza su trabajo superponiendo capas que contienen células con capas sin células. Este proceso imita la forma en que el cerebro alterna entre materia blanca y gris. También se insertan electrodos especiales a intervalos regulares para estimular el crecimiento de la red neuronal y registrar su actividad.
Según el profesor John Forsythe, que dirigió el estudio en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, ya se han utilizado cultivos de células nerviosas en 2D para explorar la formación de redes nerviosas y mecanismos patológicos. Sin embargo, estas estructuras relativamente planas no logran reproducir la complejidad tridimensional que realmente caracteriza al tejido nervioso.
El profesor Forsythe explica: «Las redes celulares impresas en 3D desarrolladas en este estudio reproducen con exactitud la naturaleza tridimensional de los circuitos presentes en un cerebro vivo, donde las células nerviosas emiten unas prolongaciones llamadas neuritas para establecer conexiones entre las distintas capas del córtex. Observamos que las proyecciones de las neuronas en la capa que imprimimos para representar la «materia gris», se desarrollaban suavemente a través de la capa que representamos como «materia blanca», actuando como una especie de red de comunicación rápida con otras neuronas en distintas partes. En resumen, pudimos reproducir una organización fundamentalmente similar a la observada en las áreas cerebrales. Es más, observamos que el comportamiento y el funcionamiento de las neuronas eran sorprendentemente concordantes».
El estudio, titulado «3D Functional Neuronal Networks in Free-Standing Bioprinted Hydrogel Constructs», muestra que las redes impresas en 3D de células nerviosas vivas pueden constituir una plataforma prometedora para estudiar cómo se forman y desarrollan los nervios y las redes nerviosas. Además, ofrece una oportunidad de investigación para estudiar el impacto de ciertas enfermedades en la neurotransmisión, así como la evaluación de fármacos en las células nerviosas y el sistema nervioso.
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*Créditos de las fotos: Freepik
