Vídeo: Científicos cultivan una oreja humana con un nuevo método de impresión 3D que se arrastra por la piel
«Complicaciones después de la cirugía» es un término vago y aterrador que se refiere a las condiciones secundarias, como la infección, que se desarrollan después de la cirugía. Los estudios han demostrado que estas complicaciones afectan a más de 50 millones de pacientes en todo el mundo y es más probable que aparezcan en países de altos ingresos como Estados Unidos, donde las cirugías son más comunes.
Para las cirugías reconstructivas y cosméticas, de las cuales hubo 22 millones combinadas en Estados Unidos en 2018 según la Sociedad Americana de Cirujanos Plásticos, este riesgo es especialmente palpable dado que son invasivas. Pero este riesgo podría revolucionarse gracias a un nuevo hallazgo. Mediante nuevas técnicas de bioimpresión en 3D, científicos especializados en biomateriales e ingenieros de tejidos de China, Estados Unidos y Bélgica han descubierto cómo hacer crecer de forma no invasiva partes del cuerpo y órganos bajo la piel viva.
Su nuevo enfoque de bioimpresión en 3D y permite el crecimiento de tejidos y la curación de heridas de forma no invasiva. Funciona a través de la inyección de células bioink, el material aditivo tradicionalmente utilizado en la bioimpresión 3D, bajo la piel y el uso de luz infrarroja cercana para penetrar en el tejido y transferir diseños de construcción personalizables -como una oreja o una forma abstracta- a las células recién inyectadas.
La oreja comenzó a formarse en sólo 20 segundos.
En un nuevo estudio publicado el viernes en la revista Science Advances, el equipo explica cómo su enfoque se distingue de los trabajos anteriores realizados en bioimpresión 3D.
«En la actualidad, las estrategias de aplicación in vivo para los productos a macroescala impresos en 3D se limitan a la implantación quirúrgica o a la impresión 3D in situ en el traumatismo expuesto, ambas requieren la exposición del lugar de aplicación», escriben los autores. «no pueden ser bien satisfechas por las tecnologías de impresión 3D existentes, lo que nos motiva a desarrollar tecnologías de impresión 3D no invasivas que puedan fabricar de forma no invasiva la biotinta cubierta de tejido en productos personalizados, incluyendo construcciones de tejido vivo in situ».»
El enfoque no invasivo de los investigadores funciona inyectando primero las células de la biotinta bajo la piel de los ratones en el lugar de una herida o futura reconstrucción. Esta biotinta no tiene una forma inicial en sí misma, sino que contiene los bloques de construcción biológicos para ser moldeada en cualquier número de formas.
Después de inyectar la biotinta, los investigadores exponen la zona a una luz infrarroja cercana que ha pasado por un chip digital que contiene instrucciones de construcción personalizadas para la biotinta. A medida que la luz atraviesa el chip, recoge las instrucciones y las transporta a las profundidades de la piel hasta la biotinta que se encuentra debajo.
A diferencia de otras formas de luz visible, incluso la luz ultravioleta, la luz infrarroja cercana es capaz de penetrar profundamente en el tejido. Esto la convierte en un portador perfecto para transmitir las instrucciones de construcción a la biotinta.
Una vez que la biotinta ha recibido sus instrucciones, comienza a transformarse de forma segura bajo la piel y adopta la nueva forma personalizada. En el estudio, los investigadores fueron capaces de crear formas abstractas como una cruz y una estructura similar a un pastel, así como una aproximación a una oreja humana.
Los autores escriben que la oreja empezó a formarse en sólo 20 segundos en la piel del ratón y mantuvo su forma durante al menos un mes.
En un vídeo en el que describen el proceso, los autores dicen que los restos de la biotinta podían retirarse del lugar para revelar el nuevo tejido completamente formado.
En el futuro, los autores dicen que un enfoque como éste podría utilizarse para la reconstrucción de tejidos personalizados y diversos también en humanos. Esperan que un enfoque no invasivo como éste permita a los cirujanos evitar cirugías reconstructivas innecesarias y potencialmente peligrosas.
«Este trabajo proporciona la prueba de concepto para la bioimpresión 3D in vivo no invasiva que abriría una nueva vía para la impresión 3D médica y el avance de la medicina mínimamente invasiva o no invasiva», escriben los autores.
Resumen: La tecnología de impresión tridimensional (3D) tiene un gran potencial en el avance de la medicina clínica. En la actualidad, las estrategias de aplicación in vivo de los productos a macroescala impresos en 3D se limitan a la implantación quirúrgica o a la impresión 3D in situ en el traumatismo expuesto, y ambas requieren la exposición del lugar de aplicación. Aquí mostramos una tecnología de impresión 3D basada en la fotopolimerización digital en el infrarrojo cercano (NIR) que permite la bioimpresión 3D in vivo no invasiva de construcciones de tejido. En esta tecnología, el NIR se modula en un patrón personalizado mediante un dispositivo digital de microespejos, y se proyecta dinámicamente para inducir espacialmente la polimerización de soluciones de monómero. Mediante la irradiación ex vivo con el patrón NIR, la biotinta inyectada por vía subcutánea puede imprimirse de forma no invasiva en construcciones tisulares personalizadas in situ. Sin necesidad de implantación quirúrgica, se obtuvieron in vivo construcciones tisulares personalizadas similares a una oreja con condrificación y un andamio conformado cargado de células reparables de tejido muscular. Este trabajo proporciona una prueba de concepto de bioimpresión 3D no invasiva in vivo.