Utilizando una impresora 3D sofisticada y de diseño personalizado, los científicos de medicina regenerativa del Wake Forest Baptist Medical Center han demostrado que es factible imprimir estructuras de tejido vivo para reemplazar tejido lesionado o enfermo en pacientes.
Reportando en Biotecnología de la naturaleza , los científicos dijeron que imprimieron estructuras de orejas, huesos y músculos. Cuando se implantaron en animales, las estructuras maduraron hasta convertirse en tejido funcional y desarrollaron un sistema de vasos sanguíneos. Lo más importante es que estos primeros resultados indican que las estructuras tienen el tamaño y la fuerza adecuadosy función para uso en humanos.
"Esta nueva impresora de tejidos y órganos es un avance importante en nuestra búsqueda para producir tejido de reemplazo para los pacientes", dijo Anthony Atala, MD, director del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa WFIRM y autor principal del estudio ".Puede fabricar tejido estable a escala humana de cualquier forma. Con un mayor desarrollo, esta tecnología podría usarse para imprimir tejidos vivos y estructuras de órganos para implantación quirúrgica ".
Con fondos del Instituto de Medicina Regenerativa de las Fuerzas Armadas, un esfuerzo financiado con fondos federales para aplicar la medicina regenerativa a las lesiones en el campo de batalla, el equipo de Atala tiene como objetivo implantar músculo, cartílago y hueso bioimpresos en pacientes en el futuro.
La ingeniería de tejidos es una ciencia que tiene como objetivo desarrollar tejidos y órganos de reemplazo en el laboratorio para ayudar a resolver la escasez de tejido donado disponible para trasplantes. La precisión de la impresión 3D la convierte en un método prometedor para replicar los tejidos y órganos complejos del cuerpo. Sin embargo,, las impresoras actuales basadas en inyección, extrusión y transferencia directa inducida por láser no pueden producir estructuras con el tamaño o la resistencia suficientes para implantarse en el cuerpo.
El Sistema Integrado de Impresión de Órganos y Tejidos ITOP, desarrollado durante un período de 10 años por científicos del Instituto de Medicina Regenerativa, supera estos desafíos. El sistema deposita materiales biodegradables similares al plástico para formar el tejido "forma "y geles a base de agua que contienen las células. Además, se forma una estructura exterior fuerte y temporal. El proceso de impresión no daña las células.
Un desafío importante de la ingeniería de tejidos es garantizar que las estructuras implantadas vivan lo suficiente para integrarse con el cuerpo. Los científicos bautistas de Wake Forest abordaron esto de dos maneras. Optimizaron la "tinta" a base de agua que contiene las células para que promuevasalud y crecimiento celular e imprimieron una red de microcanales a lo largo de las estructuras. Estos canales permiten que los nutrientes y el oxígeno del cuerpo se difundan en las estructuras y las mantengan vivas mientras desarrollan un sistema de vasos sanguíneos.
Se ha demostrado anteriormente que las estructuras de tejido sin vasos sanguíneos prefabricados deben ser menores de 200 micrones 0,007 pulgadas para que las células sobrevivan. En estos estudios, una estructura de oído del tamaño de un bebé 1,5 pulgadas sobrevivió y mostró signos devascularización uno y dos meses después de la implantación.
"Nuestros resultados indican que la combinación de tintas biológicas que usamos, combinada con los microcanales, proporciona el entorno adecuado para mantener vivas las células y apoyar el crecimiento celular y tisular", dijo Atala.
Otra ventaja del sistema ITOP es su capacidad para utilizar datos de tomografías computarizadas y resonancias magnéticas para "personalizar" tejido para los pacientes. Por ejemplo, para un paciente al que le falta una oreja, el sistema podría imprimir una estructura coincidente.
Varios experimentos de prueba de concepto demostraron las capacidades de ITOP. Para demostrar que ITOP puede generar estructuras 3D complejas, se implantaron orejas externas impresas de tamaño humano debajo de la piel de ratones. Dos meses después, la forma de la oreja implantadaestaba bien mantenido y se habían formado tejido de cartílago y vasos sanguíneos.
Para demostrar que la ITOP puede generar estructuras organizadas de tejido blando, se implantó tejido muscular impreso en ratas. Después de dos semanas, las pruebas confirmaron que el músculo era lo suficientemente robusto para mantener sus características estructurales, vascularizarse e inducir la formación de nervios.
Y, para demostrar que la construcción de una estructura ósea de tamaño humano, se imprimieron fragmentos de hueso de la mandíbula utilizando células madre humanas. Los fragmentos tenían el tamaño y la forma necesarios para la reconstrucción facial en humanos. Estudiar la maduración del hueso bioimpreso en el cuerpo, se implantaron segmentos impresos de hueso del cráneo en ratas. Después de cinco meses, las estructuras bioimpresas habían formado tejido óseo vascularizado.
Los estudios en curso medirán los resultados a más largo plazo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Centro Médico Bautista Wake Forest . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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