Representa un paso para lograr un mundo donde los trasplantes ya no son necesarios para reparar órganos dañados en donde con modelos 3D de corazones, arterias, huesos pueden imprimirse en 3-D a partir de materiales biológicos.

Pacientes con fallas en el corazón no tienen otras opciones más que esperar recibir un trasplante de corazón; el tejido del corazón, a diferencia de otras partes del cuerpo, no es capaz de curarse a sí mismo una vez que se daña. Afortunadamente, el trabajo de un grupo en la Universidad Carnegie Mellon (CMU, Carnegie Mellon University) podría permitir un mundo en el que los trasplantes ya no son necesarios para reparar órganos dañados.

“Hemos sido capaces de tomar imágenes de resonancia magnética de las arterias coronarias y las imágenes 3-D de corazón embrionarias y Bioimprimir en 3-D con una resolución sin precedentes y calidad de materiales muy blandos como colágenos, alginatos y fibrinas“, dijo Adam Feinberg, un profesor asociado de Ciencia de los Materiales e Ingeniería e Ingeniería Biomédica en la Universidad Carnegie Mellon. Feinberg lidera el Grupo de Biomateriales y Terapéutica Regenerativa, el estudio del grupo se publicó en la edición del 23 de octubre de 2015 en la revista Science Advances.

“Como lo demuestra de manera excelente el trabajo del profesor Feinberg en bioimpresión, nuestros investigadores CMU continúan desarrollando nuevas soluciones para este tipo de problemas que pueden tener un efecto transformador en la sociedad“, dijo Jim Garrett, Decano de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Carnegie Mellon. “¨Podremos esperar ver que la bioimpresión 3-D siga creciendo como una importante herramienta para un gran número de aplicaciones médicas“.

Las impresoras tradicionales 3-D pueden construir objetos sólidos típicamente hechos de plástico o de metal, y funcionan al depositar el material capa por capa en la superficie para crear el objeto 3-D. Pero para imprimir cada capa requiere un soporte resistente en las capas inferiores, por lo que la impresión con materiales blandos como geles ha sido limitada.

Estructura de una arteria coronaria siendo bioimpresa en 3D

“El reto con materiales blandos – pensar en algo así como la gelatina que comemos – es que se colapsan bajo su propio peso cuando son impresos en 3-D en el aire“, explicó Feinberg. “Así que hemos desarrollado un método de impresión de estos materiales blandos dentro de un material de baño de apoyo. En esencia, es la impresión de un gel en el interior de otro gel, lo que nos permite posicionar con precisión el material blando, ya que está siendo impreso, capa por capa“.

Uno de los principales avances de esta técnica, denominada FRESH, o “Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels, formato libre reversible de incrustación suspendida de hidrogeles”,” es que el gel de soporte puede ser fácilmente derretido y se elimina por calentamiento a la temperatura del cuerpo, lo que no daña las delicados moléculas biológicas o células vivas que se están bioimprimiendo.

Como siguiente paso, el grupo está trabajando en la incorporación de células del corazón reales en estas estructuras de tejidos impresos en 3-D, proporcionando un andamio para ayudar a formar músculo contráctil.

La biopimpresión es un campo en crecimiento, pero hasta la fecha, la mayoría de las bioimpresoras 3-D han tenido costos de más de $100,000 USD y/o requieren conocimientos especializados para operarlas, lo que limita una adopción amplia. El grupo de Feinberg, ha sido capaz de poner en práctica su técnica en una gama de impresoras 3-D al nivel de consumo, que cuestan menos de $1,000 USD mediante la utilización de hardware y software de código abierto.

“No sólo es el bajo costo, pero mediante el uso de software de código abierto, tenemos acceso para afinar los parámetros de impresión, optimizar lo que estamos haciendo y maximizar la calidad de lo que estamos imprimiendo“, dijo Feinberg. “Realmente nos ha permitido acelerar el desarrollo de nuevos materiales e innovar en este espacio. Y también estamos contribuyendo con la liberación de nuestros diseños de impresora 3-D bajo una licencia de código abierto“.