La piel es el órgano más grande que tenemos en cuanto a superficie, y todo lo que aplicamos sobre ella puede afectar directamente al organismo a través de las distintas capas. Podemos, por ejemplo, aliviar el dolor y contribuir a la regeneración, o incluso causar grandes daños. Este es el caso cuando las pomadas o los cosméticos contienen sustancias tóxicas. Para descartar esto de antemano, se someten a numerosas pruebas de pureza y compatibilidad. Sin embargo, cada vez se considera más que estas pruebas son éticamente reprobables, ya que causan un gran sufrimiento a los animales. Pero, ¿cuáles son las alternativas para probar los protectores solares u otros productos, y garantizar su seguridad? Un equipo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Graz y del Instituto Tecnológico de Vellore (VIT), en la India, creó una piel impresa en 3D que imita el modelo humano y que se utilizará en el futuro para estudios de tolerancia.
La imitación de piel se fabricó mediante impresión 3D y está enriquecida con células vivas. Al igual que su homóloga biológica, tiene una estructura tisular de tres capas. Para poder imprimir la imitación, primero hubo que desarrollar formulaciones de hidrogel. No fue tarea fácil, como señala Karin Stana Kleinscek, del Instituto de Química y Tecnología de Sistemas Biobasados de la TU Graz. “Los hidrogeles para nuestra imitación de piel a partir de la impresora 3D tienen que cumplir una serie de requisitos”, explica. “Los hidrogeles deben ser capaces de interactuar con células cutáneas vivas. Estas células no sólo tienen que sobrevivir, sino también ser capaces de crecer y multiplicarse”.
Modelo de piel impresa en 3D con queratinocitos humanos.
Aunque los hidrogeles tienen un alto contenido en agua, lo que es ideal para integrar células y permitir que crezcan, esto también conlleva retos. Por ejemplo, la estabilidad mecánica y química necesaria para la impresión se ve afectada por el alto contenido de agua. Para resolver el problema de la estabilización, la TU Graz trabajó en varios métodos de reticulación. Los experimentos se basaron en la naturaleza y los investigadores trataron de evitar el uso de productos químicos tóxicos para las células.
Una vez estabilizados y fabricados los hidrogeles, se comprobó la resistencia y toxicidad de la piel impresa en 3D. El cultivo celular se probó en el Instituto de Tecnología de Vellore (India). Era importante que las células pudieran sobrevivir en la imitación durante dos o tres semanas y que se desarrollara un tejido cutáneo completo. Sólo después de esta fase pudo someterse la imitación a más pruebas celulares.
Según la Universidad Tecnológica de Graz, las pruebas iniciales fueron prometedoras. Los resultados mostraron que los materiales reticulados utilizados para la estabilización no eran tóxicos y que la piel impresa en 3D permanecía mecánicamente estable. “En el siguiente paso, los modelos impresos en 3D (imitaciones de piel) se utilizarán para probar nanopartículas”, afirma Karin Stana Kleinschek, que subraya cómo la experiencia combinada de las dos instituciones puede ayudar a reducir las pruebas cosméticas en animales y el sufrimiento asociado. Además, prosigue:
La investigación complementaria de la TU Graz y el VIT es un éxito. Nuestros muchos años de experiencia en el campo de la investigación de materiales para imitaciones de tejidos y la experiencia del VIT en biología molecular y celular se han complementado a la perfección. Ahora trabajamos juntos para seguir optimizando las fórmulas de hidrogel y validar su utilidad como sustituto de los experimentos con animales.
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*Créditos de todas las fotos: Manisha Sonthalia – Vellore Institute of Technology