Una impresora 3D crea huesos, músculos y cartílagos

Las estructuras impresas han mostrado su viabilidad estructural y funcional en animales

Miguel Angel Criado / El País, 15 feb 2016

Los diccionarios tecnológicos tienen que ir haciendo hueco a un nuevo término: la bioimpresión. Usando una impresora 3D creada por ellos, un grupo de especialistas en medicina regenerativa de EE UU ha demostrado la viabilidad de tejidos vivos impresos. Con el mismo sistema imprimieron huesos, cartílagos y músculos que después implantaron en modelos animales. En un porcentaje superior al 90%, las estructuras impresas regeneraron el tejido, creando su propio sistema vascular.

La ingeniería de tejidos es una de las grandes promesas de la medicina regenerativa. En un futuro, tras escanear la zona u órgano dañada, un programa modelará la estructura y tejidos a imprimir y una impresora 3D que usa células en vez de tinta obrará el milagro. Ya hay empresas que comercializan tejidos celulares sacados por la impresora, como Organovo. Pero restaurar una parte del cuerpo defectuosa o dañada por un accidente exige una tecnología que aún no ha llegado pero que la ciencia está acercando paso a paso.

El último de estos avances lo ha dado el grupo de investigación en medicina regenerativa del Centro Médico Baptista Wake Forest (Winston-Salem, EE UU). Dirigidos por Anthony Atala, han creado una impresora de material vivo o bioimpresora. Su nombre o siglas es ITOP, o sistema integrado de impresión de tejidos y órganos, en inglés. El artilugio es algo aparatoso, pero no más que otras impresoras 3D de uso industrial. Pero ITOP imprime estructuras vivas en vez de cosas.

"Esta nueva impresora de tejidos y órganos es un importante avance en nuestro objetivo de crear tejido de reemplazo para los pacientes, dice en una nota el doctor Atala, que ya hace unos años consiguió crear cartílago con una impresora de inyección de tinta. Ahora han perfeccionado el sistema. "Puede fabricar tejidos a escala humana de cualquier forma y estables. Con su desarrollo, esta tecnología podría usarse para imprimir estructuras de tejidos y órganos para su implantación quirúrgica", añade.

La impresora realiza un doble proceso. Por un lado, usa polímeros para recrear una matriz con la estructura básica del tejido a imprimir. Por el otro, sobre esa estructura inyecta un hidrogel enriquecido con las células de interés. Por ejemplo, precursores de las fibras musculares, mioblastos, para imprimir un músculo, o condrocitos si lo que se trata es de crear una oreja u otro tejido cartilaginoso. Los investigadores usaron también células madre procedentes de líquido amniótico humano como base para imprimir una mandíbula o una porción del cráneo.

El principal problema hasta ahora en este punto del proceso era conseguir que el biomaterial impreso no solo se mantuviera vivo, sino que sirviera de base para que las células proliferaran a lo largo de la estructura. Según los resultados de su investigación, publicada en Nature Biotechnology, tanto las células usadas para el tejido muscular, como los de huesos o las de la oreja seguían vivas seis días después de su impresión y habían iniciado procesos de proliferación celular.

Porción de una mandíbula y oreja impresas con el sistema ITOP
Wake Forest Institute for Regenerative Medicine

Lo siguiente fue probar su viabilidad tanto estructural como funcional. Cada una de las impresiones fue implantada en diferentes modelos animales, ratas y ratones. En los cuatro casos, la supervivencia celular superó el 90% y en todos ellos, los tejidos impresos fueron capaces de proliferar, generando nuevo tejido. Una de las claves para esta regeneración parece haber sido la inclusión de microcanales dentro la estructura impresa que, como si fuera un sistema vascular propio, permitieron la circulación del oxígeno y los nutrientes.

"Nuestros resultados indican que la formulación de biotintas que hemos usado, combinado con los microcanales, ofrece el ambiente adecuado para mantener las células vivas y soportar el crecimiento celular y de los tejidos", explica Atala. Aún queda lo más difícil, repetir estos resultados con humanos. Pero el Ejército de EE UU, que es el que ha financiado esta investigación por sus grandes posibilidades con los heridos de guerra, está decidido a que la impresora de huesos sea una realidad.