Los tejidos y órganos humanos construidos artificialmente se han desarrollado con varios propósitos diferentes en mente, desde robótica avanzada y materiales novedosos hasta la detección de drogas. La precisión exigida por las aplicaciones de detección de drogas impone demandas especialmente grandes sobre la precisión con la que las construcciones biomiméticas replican las características del tejido ycomportamientos involucrados en la absorción de drogas.
Un nuevo avance, publicado esta semana en la revista Biomicrofluídica , de AIP Publishing, ahora ofrece la capacidad de construir tejido vascularizado e imitar la administración de medicamentos in vivo en tejido hepático bioimpreso en 3D. Una verdadera colaboración internacional, con investigadores afiliados a Chile, Italia, Arabia Saudita, Corea y los EE. UU.,desarrolló este modelo de hígado relativamente simple para ofrecer un sistema más preciso para las pruebas de toxicidad de drogas.
"La mayoría de los modelos de prueba de drogas usan un tejido celular monocapa bidimensional 2-D o un tejido 3-D, pero sin esta red", dijo Su Ryon Shin, un instructor que realiza investigaciones en la Facultad de Medicina de Harvard y unode los autores del estudio: "Nuestros cuerpos están compuestos de una construcción en 3-D con una red vascular, no compuesta de [solo] células individuales".
La estructura 3-D imita mejor la arquitectura y la funcionalidad del tejido humano complejo en comparación con las monocapas 2-D de los modelos celulares, debido a sus interacciones mejoradas de células y funciones celulares mejoradas. Estas estructuras 3-D proporcionan un modelo de tejido mejoradoy brindan respuestas farmacológicas más realistas que sus contrapartes 2-D. Esta nueva muestra vascularizada ofrece una mayor capacidad predictiva de los niveles de toxicidad reales que el cuerpo experimentaría.
Impreso con bio-tinta que utiliza andamiaje de microcanales de sacrificio, la red final de canales endoteliales en capas de células permite la observación de los efectos in vivo de la absorción del fármaco sin tener que hacer un estudio in vivo. Además, la técnica puede adaptarse a diferentes célulastipos que probablemente ofrezcan pruebas a medida del paciente de toxicidad de medicamentos.
"Estamos usando células humanas, y cuando desarrollamos esta técnica [lo hicimos de una manera que nos permitió] cambiar fácilmente el tipo de célula, usando quizás la célula primaria de un paciente o sus células endoteliales y podemos [potencialmente] crear unmodelo de tejido especializado en humanos ", dijo Shin.
Aunque la construcción sigue siendo una versión bastante simplificada del tejido hepático real, el nuevo nivel de complejidad de este modelo vascular ya ha ayudado al equipo a descubrir un mecanismo importante que una construcción de monocapa nunca podría revelar.
"Según nuestro hallazgo, la capa endotelial retrasa la respuesta de difusión del fármaco, en comparación con sin la capa endotelial", dijo Shin. "No cambian las constantes de difusión del fármaco, pero retrasan la permeabilidad, por lo que retrasan la [respuesta] ya que lleva tiempo pasar a través de la capa endotelial "
Shin, en particular, planea enfocar la investigación futura en este paso de difusión, y cómo se puede ajustar para optimizar la absorción de drogas. En términos más generales, el grupo espera que este sea solo un paso temprano en el desarrollo de sistemas de pruebas de drogas bioimpresas más complejos y más rápidos,tales como dispositivos de múltiples órganos en un chip y modelos de muestra para otros sistemas de órganos y tejidos. Las terapias con medicamentos contra el cáncer, por ejemplo, requieren una comprensión de los efectos en varios tejidos fuera del tejido canceroso en sí, y se beneficiarían enormementede tal construcción.
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Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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