Ahora es posible imprimir en 3D cartílago artificial para sustituir tejido vivo

La impresión 3D ha alcanzado nuevas fronteras en el campo de la medicina, ya que un equipo de investigación de la Universidad Técnica de Viena ha logrado un gran avance al aprovechar un preciso proceso de impresión 3D para producir cartílago artificial. Esta innovación permite cultivar en laboratorio tejidos vivos de sustitución adaptados a necesidades específicas, un avance crucial para las aplicaciones médicas. De hecho, se espera que la tecnología pueda resultar muy valiosa en situaciones como la sustitución de cartílago dañado, donde es esencial la formación precisa de tejido.

Se trata de un hito en la industria médica, ya que el desarrollo de tejido cartilaginoso presentaba numerosas dificultades antes de la adopción de estas técnicas de impresión 3D de precisión. Anteriormente, los intentos de cultivar tejido en el laboratorio mediante métodos alternativos solían tropezar con importantes complicaciones. La producción de tejido de mayor tamaño es especialmente difícil con células cartilaginosas, ya que se crea una estructura entre las células del tejido cartilaginoso que no permite que las distintas esferas celulares crezcan juntas en la formación correcta.

La estructura de soporte similar a un balón de fútbol.

Según uno de los autores del estudio, el ingeniero Oliver Kopinski-Grünwald, del Instituto de Ciencia de Materiales de la Universidad Técnica de Viena, el cultivo de células de cartílago a partir de células madre plantea menos problemas. El principal radica en la falta de control sobre la forma del tejido resultante. Esto se debe en parte a la tendencia de los grupos de células madre a cambiar de forma con el tiempo y a encogerse. Para determinar la forma del tejido resultante, el equipo de investigación utilizó sistemas de impresión 3D de precisión basados en láser para crear estructuras de soporte para las células madre.

El proceso de creación del cartílago artificial en 3D

Las estructuras de soporte forman densos bloques de construcción que pueden utilizarse para crear diversas formas. Estas estructuras se asemejan a formaciones microscópicas en forma de jaula parecidas a mini balones de fútbol, cada una de las cuales mide sólo un tercio de milímetro de diámetro. Una vez formadas las estructuras, se infunden con células madre que rápidamente ocupan todo el volumen de la jaula. Estas células se fusionan a la perfección, garantizando la ausencia de huecos y dando como resultado un tejido uniforme, homogéneo y vivo.

Los elementos de construcción impresos en 3D desempeñan un papel fundamental en la estabilización de la estructura general. Construidos a partir de plástico biocompatible y degradable, estos elementos se degradan de forma natural con el tiempo. Lo que queda es el tejido completamente desarrollado en la forma prevista, lo que garantiza una integración perfecta y la compatibilidad con los procesos naturales del cuerpo. Gracias a ello, los investigadores pudieron producir de forma fiable construcciones tisulares con células distribuidas uniformemente y alta densidad celular. Según el profesor Aleksandr Ovsianikov, director del grupo de investigación sobre impresión 3D y biofabricación de la Universidad Técnica de Viena, este avance del cartílago artificial no habría sido posible con métodos anteriores.

Estructura de soporte infundida con células vivas.

El avance de las estructuras en miniatura impresas en 3D va más allá del tejido cartilaginoso y presenta aplicaciones potenciales para otro tipo de tejidos. Por ejemplo, la perspectiva de producir tejidos más grandes, como el tejido óseo, es prometedora para el futuro. Además, a medida que aumenta el tamaño del tejido, hay que incorporar vasos sanguíneos para garantizar un suministro adecuado de nutrientes y la eliminación de residuos.

Kopinski-Grünwald explica: “Un objetivo inicial sería producir pequeñas piezas de tejido cartilaginoso a medida que pudieran insertarse en el material existente tras una lesión. En cualquier caso, hemos podido demostrar que nuestro método de producción de tejido cartilaginoso mediante microesquemas esféricos funciona y presenta ventajas decisivas sobre otras tecnologías”.

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*Créditos de todas las fotos: TU Wien